Mpemba challenge: è vero che l’acqua calda congela prima di quella fredda?

Fra i nerd della scienza la storia è nota: nel 1963, in Tanzania, uno studente delle superiori, Erasto Mpemba, doveva fare del gelato per un progetto scolastico e, per paura che non ci fosse più posto, mise in congelatore il suo preparato a base di latte prima di farlo raffreddare. Con sua sorpresa si accorse che congelava prima di quelli messi in freezer a temperatura ambiente. Ne parlò con il suo e poi con un professore universitario, Denis Osborne, che replicò l’esperimento in condizioni controllate.

Da quel giorno, il curioso fenomeno prese il nome di Effetto Mpemba.

Ma cos’è esattamente questo effetto?

M. Jeng, in un articolo del 2005 pubblicato su ArXiv lo definisce nel seguente modo:

Esiste un set di parametri iniziali, e una coppia di temperature, tal per cui, date due quantità d’acqua identiche nei parametri iniziali che differiscono solo per le temperature, quella a temperatura maggiore congelerà per prima

Monwhea Jeng, ArXiv 2005 (traduzione mia)

Ma come si può spiegare questo effetto che sembra andare contro le leggi fisiche? Ci sono vari tentativi di spiegazione, ma nessuno è accettato in modo definitivo:

  1. l’acqua calda perde massa per evaporazione e quindi il raffreddamento di quella rimasta nel contenitore avviene più velocemente;
  2. ci sono fenomeni di convezione;
  3. lo strato di brina sotto il recipiente fa da isolante termico e impedisce il congelamento, l’acqua più calda fonde la brina e quindi crea un migliore contatto termico che la fa raffreddare più uin fretta;
  4. acqua fredda e calda hanno diverse quantità di gas disciolti che ne cambiano la velocità di congelamento;
  5. sottoraffreddamento dell’acqua.

L’esistenza dell’effetto Mpemba però non è accettata da tutti, per esempio un articolo su Scientific Reports del 2016 afferma chiaramente che:

Concludiamo che, nonostante i nostri sforzi, non siamo stati in grado di osservare nessun effetto fisico che possa essere ragionevolmente descritto come Effetto Mpemba. Inoltre, abbiamo mostrato che tutti i dati (con l’unica eccezione proveniente da un singolo studio) che riportano osservazioni dell’effetto Mpemba negli studi esistenti, cadono appena al di sopra della linea dell’effetto Mpemba, cioè la differenza tra i tempi di raffreddamento dei campioni caldi e quelli freddi è trascurabile.

Burridge, H. C. and Linden, P. F. Questioning the Mpemba effect: hot water does not
cool more quickly than cold. (traduzione mia)

Che esista o meno, l’effetto Mpemba è comunque un interessante esempio di come ci siano questioni scientifiche aperte anche in campi che sembrano ormai noti a tutti e quasi banali.

Noi abbiamo provato a replicare l’effetto usando il nostro freezer e diverse condizioni iniziali, ma non ci siamo riusciti, quindi lanciamo la challenge:

Prendete due recipienti uguali, riempitene uno di acqua calda e uno di acqua fredda e congelateli, fate un video e mandatecelo. La prima persona che riuscirà a dimostrare nel video l’effetto mpemba sarà la vincitrice della Mpemba Challenge!

E ora guardatevi il video!

Voti dell’esperimento (da 1 a 5)

Difficoltà:
Costo:
Rischio che qualcosa non funzioni:
Rischio di sporcare o bagnare qualcosa:

Difficoltà:
Costo:
Rischio che qualcosa non funzioni:
Rischio di sporcare o bagnare qualcosa:

Lista della spesa

  • Due contenitori identici
  • Acqua
  • Termometri che raggiungano 0°C (opzionali)
  • Freezer

Kurt Vonnegut, Ghiaccio-Nove
Vanilla Ice, Ice Ice Baby

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