¿El agua caliente se congela más rápido que el agua fría? Así funciona el Efecto Mpemba

Bajo ciertas condiciones, el agua caliente puede congelarse más rápido que el agua fría, un comportamiento contrario a lo que dicta la lógica. Este curioso proceso se conoce como efecto Mpemba, y su existencia plantea preguntas fundamentales sobre los mecanismos de enfriamiento y congelación del agua.

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Aunque parezca una anomalía moderna, ya Aristóteles había descrito observaciones similares hace casi dos milenios. Posteriormente, Francis Bacon y René Descartes también abordaron el fenómeno, pero fue hasta el año 1963 que logró mayor notoriedad científica.

¿Quién descubrió el efecto Mpemba?

El redescubrimiento formal ocurrió en Iringa, Tanzania, cuando Erasto Bartolomeo Mpemba, un estudiante de secundaria, notó que una mezcla caliente para preparar helado se congelaba antes que una versión fría. Intrigado, decidió investigar el fenómeno junto al físico Denis G. Osborne.

El resultado fue un estudio publicado bajo el título “Cool?” en la revista Physics Education, donde los investigadores documentaron sus experimentos. Desde entonces, el efecto lleva el nombre del joven tanzano.

¿Cómo ocurre el efecto Mpemba?

El efecto no sucede de forma universal. Para que el agua caliente se congele más rápido que la fría, se deben cumplir ciertos parámetros. Por ejemplo, si se comparan muestras de 35°C y 5°C, el agua fría congelará antes. Sin embargo, al elevar la diferencia de temperatura, como entre 90°C y 30°C, puede observarse el efecto con mayor claridad.

La convección térmica y la evaporación acelerada son dos factores clave. En el agua caliente, las moléculas se mueven más rápido y tienden a distribuirse hacia las paredes del recipiente, lo que facilita una transferencia de calor más eficiente hacia el ambiente frío.

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Además, la rápida evaporación del agua caliente reduce su volumen, lo que implica menos masa que debe enfriarse y, por tanto, una posible congelación más rápida. Este cambio también disminuye la concentración de gases disueltos, lo que influye en la formación de cristales de hielo.

Incluso, cuando se minimiza la evaporación cubriendo los recipientes, el efecto puede seguir ocurriendo, aunque con diferencias menos notables.
Algunos investigadores han encontrado paralelismos entre el efecto Mpemba y el efecto Leidenfrost, este último visible cuando gotas de agua levitan sobre una superficie extremadamente caliente. En ambos casos, las propiedades térmicas del agua se comportan de forma inesperada según la temperatura y las condiciones del entorno.

¿El efecto Mpemba es un misterio científico?

A pesar de décadas de estudio, la ciencia no ha llegado a una única explicación definitiva del efecto Mpemba. Las hipótesis incluyen convección, evaporación, diferencias en la masa del agua, presencia de impurezas y efectos de superenfriamiento, pero ninguna lo explica por completo.

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El fenómeno, por lo tanto, sigue siendo un desafío para la termodinámica clásica, demostrando que incluso los procesos aparentemente simples, como congelar agua, pueden ocultar complejidades insospechadas.