Contexto históricoEditar

Científicos antiguos como Aristóteles describieron varios efectos del calor sobre la congelación del agua: «El hecho de que el agua se haya calentado previamente contribuye a que se congele rápidamente: porque así se enfría antes. De ahí que muchas personas, cuando quieren enfriar el agua rápidamente, empiecen por ponerla al sol. Así que los habitantes de Ponto cuando acampan en el hielo para pescar (hacen un agujero en el hielo y luego los peces) vierten agua tibia alrededor de sus cañas para que se congele más rápido, ya que usan el hielo como plomo para fijar las cañas «. La explicación de Aristóteles involucraba la antiperistasis, «el supuesto aumento en la intensidad de una cualidad como resultado de estar rodeado por su cualidad contraria».

Los primeros científicos modernos como Francis Bacon señalaron que «el agua ligeramente tibia se congela más fácilmente que lo que está completamente frío «. En el latín original,» aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida «.

René Descartes escribió en su Discurso sobre el método,» Uno puede ver por experiencia que el agua que se ha mantenido en el fuego durante mucho tiempo se congela más rápido que otras, debido a que aquellas de sus partículas que son menos capaces de dejar de doblarse se evaporan mientras se calienta el agua ”. Esto se relaciona con la teoría del vórtice de Descartes.

El científico escocés Joseph Black investigó un caso especial de este fenómeno comparando agua previamente hervida con agua sin hervir; el agua previamente hervida se congeló más rápidamente. Se controló la evaporación. Discutió la influencia de la agitación en los resultados del experimento, y señaló que la agitación del agua sin hervir la congelaba al mismo tiempo que el agua previamente hervida, y también señaló que la agitación del agua sin hervir muy fría conducía a la congelación inmediata. Joseph Black luego discutió la descripción de Fahrenheit del sobreenfriamiento del agua (aunque el término sobreenfriamiento no se había acuñado entonces), argumentando, en términos modernos, que el agua previamente hervida no se puede sobreenfriar tan fácilmente.

Observación de MpembaEditar

El efecto lleva el nombre de Erasto Mpemba de Tanzania. Lo describió en 1963 en el Formulario 3 de la Escuela Secundaria Magamba, Tanganica, cuando congelaba una mezcla de helado que estaba caliente en las clases de cocina y notaba que se congelaba antes de la mezcla fría. Más tarde se convirtió en estudiante en la escuela secundaria Mkwawa (antes secundaria) en Iringa. El director invitó al Dr. Denis Osborne del University College de Dar es Salaam a dar una conferencia sobre física. Después de la conferencia, Mpemba le preguntó: «Si toma dos recipientes similares con volúmenes iguales de agua, uno a 35 ° C (95 ° F) y el otro a 100 ° C (212 ° F), y los pone en un congelador, el que empezó a 100 ° C (212 ° F) se congela primero. ¿Por qué? «, solo para ser ridiculizado por sus compañeros y el maestro. Después de la consternación inicial, Osborne experimentó con el tema en su lugar de trabajo y confirmó el hallazgo de Mpemba. Publicaron los resultados juntos en 1969, mientras Mpemba estudiaba en el College of African Wildlife Management. Mpemba y Osborne describen colocar 70 ml (2.5 imp muestras de agua en vasos de precipitados de 100 ml (3,5 imp fl oz; 3,4 onzas líquidas estadounidenses) en la caja de hielo de un refrigerador doméstico sobre una lámina de espuma de poliestireno. Mostraron que el tiempo para que comenzara la congelación era más largo con una temperatura inicial de 25 ° C (77 ° F) y que era mucho menor en torno a los 90 ° C (194 ° F). Descartaron la pérdida de volumen de líquido por evaporación como un factor significativo y el efecto del aire disuelto En su configuración, se descubrió que la mayor parte de la pérdida de calor proviene de la superficie del líquido.

Trabajo experimental modernoEditar

David Auerbach describe un efecto que observó en muestras en vasos de precipitados de vidrio colocados en un líquido. En todos los casos el agua sobreenfriada, alcanzando una temperatura de f típicamente de −6 a −18 ° C (21 a 0 ° F) antes de congelarse espontáneamente. Se observó una variación aleatoria considerable en el tiempo requerido para que comenzara la congelación espontánea y, en algunos casos, esto dio lugar a que el agua comenzara a congelarse (parcialmente) más caliente.En 2016, Burridge y Linden definieron el criterio como el tiempo para alcanzar 0 ° C (32 ° F), llevó a cabo experimentos y revisó el trabajo publicado hasta la fecha. Señalaron que la gran diferencia alegada originalmente no se había replicado y que los estudios que muestran un efecto pequeño podrían verse influenciados por variaciones en la posición de los termómetros. Dicen: «Concluimos, algo tristemente, que no hay evidencia que respalde observaciones significativas del efecto Mpemba». En experimentos controlados, el efecto puede explicarse por completo por el subenfriamiento y el tiempo de congelación fue determinado por el contenedor que se usó. Un crítico de Physics World escribe: «Incluso si el efecto Mpemba es real, si el agua caliente a veces puede congelarse más rápidamente que la fría, no está claro si la explicación sería trivial o esclarecedora.Señaló que las investigaciones del fenómeno deben controlar una gran cantidad de parámetros iniciales (incluido el tipo y la temperatura inicial del agua, el gas disuelto y otras impurezas, el tamaño, la forma y el material del recipiente y la temperatura del refrigerador). y la necesidad de decidirse por un método particular para establecer el tiempo de congelación, todo lo cual podría afectar la presencia o ausencia del efecto Mpemba. La amplia gama de experimentos multidimensionales necesarios podría explicar por qué aún no se comprende el efecto. New Scientist recomienda comenzar el experimento con contenedores a 35 y 5 ° C (95 y 41 ° F) para maximizar el efecto. En un estudio relacionado, se encontró que la temperatura del congelador también afecta la probabilidad de observar el fenómeno Mpemba así como la temperatura del contenedor.