¿Por qué el agua caliente se congela antes que la fría?

Investigadores españoles descubren algunos supuestos en los que es más fácil que se produzca el llamado efecto Mpemba.

Los investigadores han encontrado algunas condiciones para que suceda el efecto Mpemba - UC3M

Fue Aristóteles, en el siglo IV a. C., el primero que se dio cuenta de que el agua caliente se congela antes que el agua fría. El padre del empirismo científico, Francis Bacon, o el filósofo francés René Descartes, también se interesaron por este fenómeno que parece ir en contra de la intuición. En 1960 un colegial tanzano, Erasto Mpemba, explicó a su profesor en una clase que la mezcla de helado más caliente se congelaba más rápido que la fría. De esta anécdota nació el llamado efecto Mpemba, que fue analizado en las revistas educativas y de divulgación científica. Sin embargo, considerado apenas una anomalía o una curiosidad científica, sus causas y efectos apenas se han estudiado con rigurosidad hasta la actualidad.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), la Universidad de Extremadura (UEx) y la Universidad de Sevilla (US) han encontrado las razones que podrían explicar el extraño efecto Mpemba, al menos en algunos supuestos.

Los investigadores, que han publicado recientemente el hallazgo en el Physical Review Letters, han comprobado cómo se produce este fenómeno en fluidos granulares, es decir, aquellos que están compuestos por partículas que son muy pequeñas e interaccionan entre ellas perdiendo parte de su energía cinética. De esta forma, «podemos simular en un ordenador y realizar cálculos analíticos para saber cómo y cuándo va a ocurrir el efecto Mpemba», explica en un comunicado Antonio Lasanta, del Instituto Universitario sobre Modelización y Simulación en Fluidodinámica, Nanociencia y Matemática Industrial «Gregorio Millán Barbany», de la UC3M.

El equipo ha empleado los ingredientes mínimos para poder controlar su comportamiento. Esto les ha permitido entender en qué supuestos es más fácil que se produzca el efecto. «Hemos identificado algunos de los ingredientes para que ese efecto suceda en algunos sistemas físicos que podemos describir bien teóricamente», apuntan los investigadores Francisco Vega Reyes y Andrés Santos, del Instituto de Computación Científica Avanzada de la UEx.

 
Efecto inverso

«El supuesto en el que es más fácil que aparezca el efecto es aquel en el que las velocidades de las partículas antes del calentamiento o del enfriamiento tienen una disposición determinada; por ejemplo, con una gran dispersión alrededor del valor medio», afirman los autores del estudio. De este modo, la evolución de la temperatura del fluido podría verse significativamente afectada si se prepara el estado de las partículas antes del enfriamiento. «De hecho, no solo encontramos que lo más caliente puede enfriarse más rápido, sino también el efecto inverso: que lo más frío puede calentarse antes, lo que se llamaría efecto Mpemba inverso», dice Lasanta.

Además de hacer ciencia básica, la investigación podría tener aplicaciones a medio o largo plazo que fueran útiles en nuestra vida diaria. Por ejemplo, se podría utilizar para el desarrollo de dispositivos electrónicos en los que quisiéramos conseguir un enfriamiento más rápido.

FUENTE: ABC CIENCIA