El agua caliente se congela más rápido que el frío.

Un nuevo estudio podría explicar la razón esquiva .El agua caliente se congela más rápido que el frío.

El efecto Mpemba es incluso más extraño de lo que se había predicho.

Si desea congelar el agua más rápido, caliéntela primero. Este consejo contraintuitivo viene por cortesía del efecto Mpemba , un fenómeno extraño en la física que todavía tiene a los teóricos rascándose la cabeza.

Si existe, y no todos están convencidos , la observación aún carece de una explicación convincente y evidencia continua. Pero se podría establecer un nuevo documento para cambiar eso, explicando no solo por qué el efecto parece tan elusivo, sino insinuando una posible contracara del fenómeno que es igual de extraño.

En este último estudio, un pequeño equipo de investigadores españoles creó un modelo que simplificó el problema de la simulación de fluidos al describir los fluidos calentados como una colección de gránulos teóricos e inelásticos.

La reducción de la dinámica de fluidos complejos a una representación en bloques les proporcionó una forma más fácil de ajustar las condiciones de arranque del sistema, mostrando cómo el balanceo y rebote de partículas simples se traduce en una tasa de enfriamiento y eventual congelación.

La observación del efecto Mpemba tiene una larga historia . Aristóteles notó que los griegos de Pontus explotaban el efecto, mientras que el estadista inglés Francis Bacon y el famoso filósofo francés Rene Descartes también tenían algo que decir al respecto.

Pero fue Erasto Mpemba, un colegial impaciente en la década de 1960 en Tanzania, quien dio su nombre al interés moderno afectado y despertado entre los investigadores, cuando notó que su mezcla de helado más caliente se congelaba más rápido que los que se habían enfriado primero.

Su curiosidad ayudó a inspirar un documento sobre el tema, lo que provocó décadas de acalorado debate que no muestra signos de enfriamiento.

Parte del problema es que el efecto es tan elusivo. A pesar de la historia de los notables que escriben sobre él, el efecto no siempre se muestra.

También es tan contradictorio: ¿por qué el historial de temperatura anterior de un material de enfriamiento hace una diferencia en el cambio de temperatura futuro?

Esto no ha impedido que las personas presenten una variedad de sugerencias .

La mayor parte de la especulación parece girar en torno al hecho de que las partículas más calientes se mueven más rápido que las más frías, lo que de alguna manera afecta las tasas de evaporación o aumenta las corrientes de convección que pueden llevar rápidamente la energía.

A principios de este año , los investigadores propusieron que las propiedades de los enlaces de hidrógeno del agua tenían la culpa. Al simular agrupaciones de moléculas de agua, revelaron una conexión entre la temperatura inicial del agua y la facilidad con la que las moléculas formaron cristales de hielo más adelante.

El agua más fría carecía de esta energía de ruptura de enlaces, lo que significa que estas moléculas tenían un comienzo más lento cuando se trataba de reformarse en una estructura sólida.

Pero este nuevo estudio lleva las cosas un paso más allá y sugiere que el efecto Mpemba podría ser una característica de la historia de la temperatura de prácticamente cualquier fluido, no solo agua.

"Nuestro trabajo muestra que la existencia del efecto Mpemba es muy sensible a la preparación inicial del fluido o, en otras palabras, a su historia previa", dijo el investigador Andrés Santos de la Universidad de Extremadura en España a Phys.org .

Si bien la investigación no enumera las influencias exactas que producen o interrumpen el efecto, sí muestra que si algo afecta los movimientos de las partículas antes del enfriamiento, la tasa de cambio en la temperatura del fluido podría verse significativamente afectada.

"Nuestros resultados muestran que el efecto Mpemba es un fenómeno genérico de no equilibrio que aparece si la evolución de la temperatura depende de otras cantidades físicas que caracterizan el estado inicial del sistema", dice Santos .

En otras palabras, algo así como un aumento en la temperatura de inicio teóricamente puede dar como resultado el tipo de pérdida de temperatura que vería que un fluido se enfriara más rápido, según las estadísticas de la distribución de temperatura.  

El modelo no descarta otras explicaciones que contribuyan al efecto, y si algo sugiere que múltiples influencias podrían estar funcionando.

También sugiere cualesquiera que sean las variables, no hay garantía de que sean prácticamente simples de combinar, lo que explica por qué ha sido tan difícil reproducir el efecto. 

Sorprendentemente, el fenómeno también podría empujar hacia el otro lado: el mismo modelo muestra que los fluidos más fríos podrían calentarse más rápido en un efecto Mpemba inverso igualmente impar.

¿Podría ser posible que el agua fría alcance el punto de ebullición más rápido que el agua a temperatura ambiente bajo ciertas condiciones?

Los investigadores afirman que investigarán este tipo de predicción como parte de futuros estudios.

Sin embargo, será mejor que sean rápidos. El próximo Erasto Mpemba ya podría estar calentando sus helados en busca de datos. 

Setmicos

Esta investigación fue publicada en Physical Review Letters .