Efectul Mpemba: de ce apa fierbinte îngheață mai repede decât apa rece

Contrar așteptărilor, apa fierbinte poate îngheța mai repede decât cea rece, iar observațiile acestui efect datează încă de acum 2000 de ani.

Aristotel a fost primul care a descoperit că apa caldă îngheață mai repede decât apa rece, sau a fost, cel puțin, primul care a observat asta. Două milenii mai târziu, în 1963, un student tanzanian a observat același fenomen, care astăzi îi poartă numele, referindu-ne aici la efectul Mpemba.

Au existat mai multe teorii care au încercat să explice efectul Mpemba. Una arată că un strat înghețat la suprafață izolează apa de dedesubt și încetinește înghețul. O altă teorie arată că apa fierbinte se evaporă mai repede, ceea ce duce la un volum mai mic de apă care să înghețe. A fost propusă și o teorie care vorbește despre diverse substanțe dizolvate în apă, dar niciuna nu oferă o explicație satisfăcătoare.

Xi Zhang conduce o echipă de cercetători la Nanyan Technological University, din Singapore, iar aceștia au o nouă teorie. Se știe deja că doi atomi de hidrogen și unul de oxigen formează o moleculă de apă prin intermediul legăturilor covalente. Moleculele de apă sunt conectate între ele prin intermediul legăturilor slabe de hidrogen. Acestea se formează când un atom de hidrogen se apropie de un atom de oxigen din altă moleculă.

Echipa lui Xi Zhang sugerează că, atunci când apa este încălzită, legăturile de hidrogen se întind pe măsură ce densitatea apei scade, iar moleculele se depărtează unele de celelalte. În același timp, legăturile covalente se micșorează într-o oarecare măsură, eliberând o parte din energia legăturii. Procesul prin care este eliberată această energie este similar cu cel de răcire, iar din această cauză apa caldă îngheață mai repede decât apa rece.