Efecto Mpemba

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Ir a la navegación Ir a la búsqueda
Efecto Mpemba

El efecto Mpemba es el nombre dado a un fenómeno en el proceso de congelación del agua que se produce cuando el agua caliente se congela antes que el agua fría bajo ciertas circunstancias.[1][2]

Historia[editar]

Aunque este hecho había sido observado ya por Aristóteles,[3]Descartes y Bacon,[4]​ fue Erasto B. Mpemba quien llamó la atención sobre él en el año de 1970. Mpemba lo observó por primera vez en el aula de Eugene Marschall en la Escuela Secundaria Mkwawa, en Iringa, Tanzania, en 1963, después de notar durante las clases de cocina que la mezcla caliente para los helados se congelaba antes.[5]

Más tarde comenzó a realizar experimentos para comprobarlo junto a Denis G. Osborne en 1969.[6]

Giuseppe Verde propuso una prueba matemática de la invalidez del efecto Mpemba en 2019 [7]​ de acuerdo con la búsquedade Paul F. Linden y Henry S. Barridge.[1]

Explicación[editar]

A pesar de que, a simple vista, este fenómeno parece atentar contra el sentido común, este efecto se produce solamente en determinadas circunstancias.[8]​ Por ejemplo, si se mete en el congelador agua a 35 ºC y agua a 5 ºC, el agua a 35 se congela después que el agua a 5 ºC; ya que se necesitan diferencias de temperaturas y temperaturas altas para apreciar el efecto, como por ejemplo 35 °C y 80 °C o 70 °C y 90 °C, en cuyo caso el agua más caliente se congelará más rápido.

Para entender el porqué, hay que entender las causas principales:

  • En el recipiente caliente el líquido circula mejor, con lo cual el agua caliente de la zona central se mueve con más rapidez hacia las paredes del recipiente o hacia la superficie, produciéndose su enfriamiento.[8]
  • El agua cuanto mayor temperatura se evapora más rápido.
  • Cuanto más caliente está un líquido, menos gases disueltos le quedan (los gases dificultan la congelación).[9]

Teniendo como ejemplo un vaso de agua a 80 °C dentro de un congelador, y que este tarda 10 min en congelarse. Y por otro lado, se tiene otro vaso de agua a 95 °C; se puede suponer que el segundo se congelará en un tiempo igual a lo que tarde en disminuir su temperatura a 80 °C, más los 10 min de congelación.[10]

La explicación radica en el cambio de las condiciones del agua al pasar de 95 °C a 80 °C. Al contrario a lo que es fácil de suponer, que cuando el agua más caliente alcance la misma temperatura que la de la otra en su inicio, debería comenzar el proceso de congelación de 10 minutos, esto no es así, ya que la disminución de 15 °C del agua más caliente produce un cambio en la masa (el agua más caliente pierde más masa por evaporación), cambios en el gas y la pureza del agua, entre otras cosas, que afectan a la velocidad de congelación de la misma.

Si se pone plástico encima de los vasos para evitar la evaporación, se sigue congelando antes el vaso más caliente, pero ahora con menos diferencia. Esto debido a la mayor convección interna (y durante más tiempo) del vaso más caliente, que favorece la transferencia de calor al congelador.

Lo fundamental del efecto Mpemba es que no se aplica a dos temperaturas cualesquiera.

Estudios recientes realizados por el doctor L. Vinu constatan que con una diferencia de temperatura superior a 30 °C el fenómeno es más probable.[8]

En el año 2008 la Dra. Lor, del Caborane Technology Institute, consiguió determinar la eficacia del efecto entre 63 y 72 ºC.

Concurso[editar]

La Royal Society of Chemistry (RSC) del Reino Unido convocó un concurso premiando con 1000 libras, a quien fuese capaz de presentar la explicación más original y científicamente válida de este fenómeno. Se recibieron unas 22 000 propuestas de las cuales 11 fueron seleccionadas para la votación final que se celebró el 10 de enero de 2013, resultando ganador Nikola Bregovic del Laboratorio de Química Física perteneciente al Departamento de Química de la Universidad de Zagreb, en Croacia.[11][12][13]​ Podría ser la solución para reducir el calentamiento global para estudiar la sustancia del vidrio y la luz que reduce el calentamiento de la atmósfera terrestre.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b Burridge, Henry C.; Linden, Paul F. (2016). «Questioning the Mpemba effect: Hot water does not cool more quickly than cold». Scientific Reports 6: 37665. Bibcode:2016NatSR...637665B. PMC 5121640. PMID 27883034. doi:10.1038/srep37665. 
  2. Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). «Different Ways of Hydrogen Bonding in Water - Why Does Warm Water Freeze Faster than Cold Water?». J. of Chemical Theory and Computation 13 (1): 55-76. PMID 27996255. doi:10.1021/acs.jctc.6b00735. 
  3. Aristóteles, Meteorología I.12 348b31–349a4
  4. Bacon, Francis; Novum Organum de, Lib. II, L
  5. Mpemba, Erasto B.; Osborne, Denis G. (1969). «Cool?». Physics Education 4 (3): 172-175. Bibcode:1969PhyEd...4..172M. doi:10.1088/0031-9120/4/3/312.  republicado como Mpemba,, Erasto B.; Osborne, Denis G. (1979). «The Mpemba effect». Physics Education 14 (7): 410-412. Bibcode:1979PhyEd..14..410M. doi:10.1088/0031-9120/14/7/312. 
  6. Kell, George S. (1969). «The freezing of hot and cold water». Am. J. of Physics 37 (5): 564-565. Bibcode:1969AmJPh..37..564K. doi:10.1119/1.1975687. 
  7. Giuseppe Verde. Demonstration of the Invalidity of the Mpemba Effect. 
  8. a b c Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas ball
  9. Jeng, Monwhea (2006). «Hot water can freeze faster than cold?!?». Am. J. of Physics 74 (6): 514-522. Bibcode:2006AmJPh..74..514J. arXiv:physics/0512262. doi:10.1119/1.2186331. 
  10. Black, Joseph (1 de enero de 1775). «The Supposed Effect of Boiling upon Water, in Disposing It to Freeze More Readily, Ascertained by Experiments. By Joseph Black, M. D. Professor of Chemistry at Edinburgh, in a Letter to Sir John Pringle, Bart. P. R. S.». Philosophical Trans. of the Royal Soc. of London 65: 124-128. doi:10.1098/rstl.1775.0014. 
  11. RSC. «Mpemba competition». RSC comunicado de prensa (en inglés). Consultado el 23 de diciembre de 2012. 
  12. Dr Izzie Radford (20 de agosto de 2012). «RSC receives an incredible response to its Mpemba Effect competition». RSC comunicado de prensa (en inglés). Consultado el 23 de diciembre de 2012. 
  13. Nikola Bregovic. «Mpemba effect from a viewpoint of an experimental physical chemist» (en inglés). Consultado el 19 de diciembre de 2014. 

Bibliografía[editar]

Enlaces externos[editar]

 [physics.pop-ph].