¿Cómo puede congelarse antes el agua caliente que la fría? Este fenómeno, conocido como efecto Mpemba, desafía la intuición y ha intrigado a científicos durante siglos.
Lo que comenzó como una observación en una clase de cocina terminó abriendo una de las discusiones más fascinantes de la termodinámica moderna.
Un fenómeno antiguo, redescubierto
Aunque fue el estudiante tanzano Erasto Mpemba quien popularizó el fenómeno en 1963, el efecto ya era conocido desde hace siglos.
Aristóteles lo mencionó en sus tratados sobre el agua, Descartes lo citó en el siglo XVII, y Francis Bacon escribió sobre él en 1620.
Sin embargo, fue Mpemba quien se atrevió a desafiar la incredulidad de su profesor al observar que su mezcla caliente para helado se congelaba antes que la fría.
Con la ayuda del físico Denis Osborne, publicó en 1969 un artículo en Physics Education que reabrió el debate sobre el comportamiento del agua.
Desde entonces, el “efecto Mpemba” lleva su nombre en reconocimiento a su curiosidad y perseverancia.
El misterio del agua (aún sin resolver)
El agua caliente no siempre se congela antes que la fría.
El efecto solo ocurre bajo ciertas condiciones específicas, lo que lo hace difícil de reproducir de forma controlada.
Durante décadas, los científicos han intentado aislar los factores responsables, pero aún no existe una única explicación universal.
En 2020, un equipo de la Universidad de Zhejiang (China) demostró que el fenómeno depende críticamente de las interacciones entre moléculas de agua:
cómo los puentes de hidrógeno se reorganizan y conservan una especie de “memoria térmica” que afecta la velocidad de enfriamiento.
Simulaciones por computadora realizadas en 2017 ya habían sugerido este mismo “efecto memoria”.
Hipótesis principales
1. Evaporación
El agua caliente pierde parte de su masa al evaporarse, reduciendo la cantidad que debe congelarse.
Esto acelera parcialmente el proceso, pero no explica todos los casos, especialmente cuando la pérdida de masa es mínima.
2. Convección y gradientes térmicos
En el agua caliente se crean corrientes de convección más intensas, lo que mejora la transferencia de calor hacia el entorno.
Esto puede hacer que ciertas zonas se enfríen más rápido.
3. Disolución de gases
El agua caliente contiene menos gases disueltos (oxígeno, dióxido de carbono…).
Esto cambia su estructura molecular, aunque la hipótesis sigue siendo controvertida y no todos los experimentos la confirman.
4. Superenfriamiento
El agua fría puede descender por debajo de 0 °C sin congelarse, un fenómeno conocido como superenfriamiento.
El agua caliente, al tener menos núcleos de cristalización, tiende a evitar este estado, iniciando la congelación antes.
5. Estructura molecular y efecto memoria
Los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua se reorganizan constantemente.
El agua caliente puede adoptar una configuración molecular que, al enfriarse, favorece la nucleación del hielo.
Este “recuerdo estructural” explicaría por qué su historia térmica importa tanto.
Condiciones en que puede observarse
El efecto Mpemba se produce más fácilmente cuando:
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La diferencia inicial de temperatura es grande (por ejemplo, 70 °C vs 30 °C).
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Se usan recipientes metálicos o de alta conductividad térmica.
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El enfriamiento es rápido e intenso (por ejemplo, en un congelador potente).
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El agua tiene pocas impurezas y mínimo contenido de gas disuelto.
Aun así, no siempre ocurre.
Por eso, la Royal Society of Chemistry organizó en 2016 un concurso mundial para observarlo:
miles de estudiantes y científicos participaron, y los resultados fueron tan variados como las condiciones de cada experimento.
Aplicaciones prácticas
Aunque el fenómeno sigue siendo parcialmente misterioso, sus implicaciones son reales.
La comprensión del efecto Mpemba podría aplicarse en campos como:
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Criopreservación, para optimizar la congelación de tejidos o alimentos.
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Refrigeración industrial, donde las variaciones de temperatura afectan la eficiencia.
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Materiales fuera del equilibrio térmico, que podrían aprovechar “efectos memoria” similares al del agua.
Conclusión
El efecto Mpemba nos enseña que la naturaleza no siempre sigue el camino más corto ni el más lógico.
El agua, con su aparente simplicidad, encierra comportamientos tan complejos que aún hoy desafían nuestra comprensión.
Más que una curiosidad, este fenómeno es un recordatorio poderoso:
incluso en algo tan cotidiano como el hielo, la ciencia sigue encontrando sorpresas.
El universo no solo obedece leyes, también guarda memoria.