Non molto tempo fa abbiamo visto come non siamo poi tanto bravi a dare una stima della temperatura degli oggetti. Ancora una volta, vedere come l’Effetto Mpemba sfida tutte le logiche conosciute mi ricorda di stare attento ad applicare la logica alla maggior parte dei fenomeni naturali che sono apparentemente semplici, ma in realtà sono estremamente complicati.

Applicando la logica, anche un bambino di 7 anni potrebbe dirvi che l’acqua fredda si trasforma in ghiaccio più velocemente dell’acqua calda. E dovrebbe essere così, perché un liquido caldo contiene molto più calore rispetto a un liquido più freddo, dal quale il calore deve essere rimosso per ottenerne il congelamento. E questo è quello che penserebbe chiunque non conosca l’Effetto Mpemba. Con l’acqua, non succede esattamente così e, anzi, possiamo vedere come una sostanza molto comune come l’acqua non sia così semplice come sembra.

Effetto Mpemba

Fin dai tempi di Aristotele e Cartesio, gli scienziati hanno notato che l’acqua calda congela più velocemente dell’acqua fredda: nonostante tutto, questo effetto non è noto alla maggior parte delle persone. Anche se l’effetto è stato notato allora, il meccanismo che lo causa è rimasto un mistero fino al 2013.

Per tutto questo tempo questo effetto deve essere stato conosciuto con qualche altro nome perché è solo dagli anni ’60 che è noto come “effetto Mpemba”. Questo nome deriva da quello di uno studente di cucina della Tanzania, Erasto Mpemba, che ha osservato che la miscela di gelato caldo gelato congela più velocemente rispetto alla miscela fredda.

Diverse teorie hanno cercato di spiegare i meccanismi che causano l’effetto Mpemba, ma nessuna era convincente. Probabilmente è stato questo a spingere le menti geniali di un gruppo di studiosi di Singapore a risolvere questo mistero nell’ottobre del 2014.

Come funziona?

In parole semplici, sono i legami dell’idrogeno a causare l’effetto di congelamento più veloce dell’acqua calda. Normalmente, le singole molecole d’acqua sono collegate da questo legame chiamato legame a idrogeno. Pensate alla molecola d’acqua come a una corda con due bulli (i legami a idrogeno), uno su entrambi i lati. Questi due bulli tirano la stringa da entrambi i lati e, come risultato, la stringa si estende. Sappiamo tutti come funzionano gli elastici, e sappiamo anche che una corda tesa ha un carico di energia immagazzinata al suo interno. La stessa cosa succede con l’acqua. L’energia è immagazzinata in molecole d’acqua tese, a temperatura normale. Questa energia extra deve essere rimossa per raffreddare l’acqua.

Ad una temperatura più alta, il calore “indebolisce” questi bulli. Così, i bulli deboli non sono in grado di tirare più di tanto la corda. Ora, le singole molecole sono separate e non sono più tese, e in queste corde non c’è più molta energia immagazzinata. Di conseguenza, non c’è più energia extra che deve essere rimossa e, di conseguenza, il raffreddamento è più veloce.

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