Effetto Mpemba: perché l’acqua calda congela prima dell’acqua fredda
L'effetto Mpemba, cioè il fenomeno in base al quale l'acqua calda congela prima di quella fredda una volta messa nel congelatore, si realizza poiché il calore influenza il movimento delle particelle, e ciò impatta sulla reazione del fluido quando cambia la temperatura. In altri termini, il misterioso e controintuitivo effetto è legato al disequilibrio nelle condizioni iniziali del fluido, prima di essere messo a raffreddare. Lo ha determinato un team di ricerca spagnolo dell'Università di Extremadura, che ha provato a dare una risposta a uno dei misteri scientifici più duraturi e affascinanti.
Noto sin dai tempi di Aristotele, l'effetto Mpemba è così chiamato dal nome dello studente tanzaniano Erasto Mpemba, che alla fine degli anni '60 osservò un fenomeno curioso: provando a congelare una preparazione per il gelato, si accorse infatti che il composto da lui preparato, ancora caldo, congelò prima di quello freddo dei compagni. Un evento bizzarro dal quale sono scaturite diverse indagini scientifiche, tutte sfociate in spiegazioni interessanti, ma senza giungere a una conclusione definitiva. Tra le varie teorie, quelle più accreditate sono tutte legate al fatto che le particelle calde si muovono più velocemente di quelle fredde, influenzando correnti di convenzione, tassi di evaporazione e altri processi.
Il team di ricerca spagnolo coordinato dal professor André Santos non ha fatto emergere le cause esatte dell'effetto Mpemba, ma che esso è determinato dalle variazioni nei movimenti delle particelle. Ciò è valido anche per altri composti, non solo per l'acqua. “Il nostro lavoro dimostra che l'esistenza dell'effetto Mpemba è molto sensibile alla preparazione iniziale del fluido o, in altre parole, alla sua precedente storia”, ha sottolineato lo studioso. Santos ha poi aggiunto: “l'effetto Mpemba è un fenomeno generico di non equilibrio che appare se l'evoluzione della temperatura dipende da altre grandezze fisiche che caratterizzano lo stato iniziale del sistema”. Messo in questi termini, l'effetto Mpemba potrebbe quindi funzionare anche al contrario, ovvero i liquidi freddi potrebbero riscaldarsi prima di quelli caldi.
Santos e colleghi hanno simulato diversi esperimenti con fluidi granulari (più facili da controllare rispetto all'acqua) determinando che sono proprio le condizioni iniziali del preparato a sviluppare o meno l'effetto Mpemba. Se la preparazione non è fatta in un certo modo, infatti, l'effetto non si presenta. Nei prossimi studi i ricercatori spagnoli proveranno anche verificare se l'effetto funziona con il processo opposto. Tutti i dettagli sulla ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Physical Review Letters.
[Credit: ColiNOOB]
