Alguien te dice que si quieres cubitos de hielo más rápido, usa agua caliente del grifo en lugar de fría. ¿Tienen razón? ¿El agua caliente se...

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El efecto Mpemba: ¿realidad o ficción?

Por qué la congelación de helados hace 5050 años puso a la ciencia en apuros

Si se pone agua caliente y fría en un congelador, el agua caliente (supuestamente) tarda menos en convertirse en hielo. Esto es exactamente lo contrario de lo que la ciencia nos dice que debería ocurrir. Se trata de un extraño comportamiento conocido como efecto Mpemba — y ha sido el centro de un argumento científico durante 5050 años.

¿De dónde viene el efecto Mpemba?

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El efecto lleva el nombre de su descubridor — Erasto Mpemba, que de joven fue a la escuela en Tanzania en los años sesenta. En las clases de cocina, le enseñaron a hacer helado calentando la leche y el azúcar juntos en un fogón y dejando que la mezcla se enfriara antes de meterla en el congelador para que se cuajara. Mpemba se dio cuenta de algo extraño: cuando ponía la mezcla caliente directamente en el congelador, estaba lista más rápido que si se dejaba enfriar.

Por curiosidad, Mpemba realizó un experimento similar utilizando solo agua. Comprobó que, al igual que el helado, los recipientes con agua caliente hirviendo parecían tardar menos en congelarse que el agua fría.

Cuando le preguntó a Denis Osborne, un físico que visitaba la escuela desde el University College de Dar es Salaam, por qué podía ocurrir esto, sus profesores y compañeros se burlaron. Pero Osborne aceptó ayudarle y realizó pruebas similares en condiciones de laboratorio en la universidad. Confirmó las observaciones originales de Mpemba y ambos publicaron un artículo juntos en 1969.

Es una bonita historia. ¿El efecto es real?

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En realidad, los científicos no se ponen de acuerdo sobre si el efecto es realmente una cosa y mucho menos sobre cuál podría ser la causa subyacente.

Los estudios del artículo de Mpemba y Osborne registraron diferencias dramáticas en el tiempo de congelación entre el agua caliente y el agua fría que ningún experimento ha podido recrear desde entonces. Sin embargo, científicos de diversos campos dicen haber observado el efecto y durante muchos años fue un fenómeno científico aceptado. En 2012, el interés de los investigadores y del público aumentó cuando la Real Sociedad de Química lanzó una competencia pública en la que se retaba a los participantes a explicar su causa.

Pero el bando del "no" se defendió. Un reciente artículo de Henry Burridge y Paul Linden, de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, concluye que "no hay pruebas que apoyen observaciones significativas del efecto Mpemba". Creen que el fenómeno que la gente afirma observar es en realidad una pista falsa causada por ligeras inexactitudes en las mediciones. Por ejemplo, calcularon que una inexactitud del 10%10% en la medición de la altura del termómetro al tomar la temperatura del agua podría hacer creer a alguien que había observado el efecto Mpemba.

Las conclusiones del artículo fueron bastante controversiales y muchos científicos son reacios a abandonar su creencia en el efecto todavía.

¿Cómo es que no lo sabemos?

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El efecto es mucho más difícil de medir de lo que se cree. Los experimentos del efecto Mpemba pueden dar resultados completamente diferentes, incluso cuando se repiten los procedimientos con exactamente las mismas condiciones.

Espera. Solo es agua congelada. ¿Es realmente tan complicado?

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Ha. La ciencia siempre es complicada. Uno de los problemas es que mucha gente discute sobre las definiciones — por ejemplo, cuando decimos "se congela más rápido", ¿hablamos del tiempo que tarda algo en alcanzar su punto de congelación, del tiempo que tarda en congelarse totalmente o de algún punto intermedio?

El artículo de Burridge y Linden analizó el tiempo en el que las muestras de agua alcanzaban los 0∘C.0∘C. Otros dicen que el cambio de fase del agua al hielo es una parte importante del efecto y que hay que medir el tiempo hasta que se congela.

El agua es una sustancia peculiar y cuando se congela ocurren muchas cosas. La nucleación de los cristales de hielo, el sobreenfriamiento y la evaporación son factores que pueden afectar al comportamiento del agua caliente y fría. Al parecer, debido a todas las diferentes variables que entran en juego, las variaciones sutiles en la técnica experimental pueden dar lugar a enormes diferencias en los resultados que se observan. Las condiciones que influyen en el efecto parecen ser muy difíciles de controlar.

Una nueva investigación sugiere que el efecto podría verse afectado por una propiedad que describe la energía cinética de las partículas de agua llamada curtosis, en la que influye el tratamiento de la muestra antes del experimento. Los investigadores sugieren que esto podría explicar parte de la controversia en torno a las mediciones.

¿Realmente importa?

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Burridge y Linden señalaron que si el efecto Mpemba fuera un efecto fiable, repetible y medible, podría potencialmente tener implicaciones para algunos procesos industriales (¿la producción de helados, quizás?).

Sin embargo, como la gente no se pone actualmente de acuerdo sobre si existe o no, actualmente no se puede explotar de esta manera — y mientras el efecto siga siendo un misterio, los científicos seguirán buscando una explicación.

Fuente de la información: Royal Society of Chemistry. Chemistry World. Emma Stoye. "The Mpemba effect: fact or fiction?" (9 de noviembre del 2017)

En el año 2022, sigue sin saberse si el efecto Mpemba es real o no: Quantamagazine. Adam Mann. "Controversy Continues Over Whether Hot Water Freezes Faster Than Cold" (29 de junio del 2022).