¿Qué es el efecto Mpemba o por qué se congela el agua caliente antes que la fría?

¿Qué se congela antes, el agua caliente o la fría? A bote pronto parece que la respuesta es demasiado evidente: el agua fría, por supuesto. Pero no siempre es así. Existe un fenómeno físico contraintuitivo por el cual los líquidos precalentados se congelan a más velocidad que los que estaban previamente fríos.

"No se da en todo tipo de condiciones, sino principalmente en procesos de cambio brusco de temperatura", le explica a TecnoXplora Francisco Vega, investigador de la Universidad de Extremadura.

"Un ejemplo muy conocido, sobre todo en países de clima muy frío como Canadá, es cómo el agua hirviendo lanzada al aire en un día con temperaturas bajo cero se transforma en nieve rápidamente antes de caer", añade. En cambio, si se hace la misma prueba con agua a templada, esta no congela antes de caer al suelo: se mantiene líquida. "Esto es así porque, a pesar de estar más fría, el proceso de enfriamiento es más lento", añade el profesor Vega.

El primero en observarlo fue nada menos que Aristóteles, en el siglo IV a.C.. El filósofo francés René Descartes también se interesó por este fenómeno, pero no se transformó en teoría hasta que en 1960 un colegial tanzano llamado Erasto Mpemba explicó a su profesor en una clase que la mezcla de helado más caliente se congelaba más rápido que la fría.

Esta anécdota inspiró un documento técnico sobre el tema y el "efecto Mpemba" empezó a ser analizado en las revistas educativas y de divulgación científica. Y ahí quedó la cosa. Hasta que Francisco vega y otros físicos españoles decidieron tomar cartas en el asunto para investigarlo científicamente.

Empezaron por estudiarlo en fluidos granulares. Es decir, fluidos con unidades de partículas más grandes que las moléculas, que son más sencillos de estudiar que el agua. "Como una tormenta de arena en el desierto, donde las partículas de arena fluyen suspendidas en el aire", nos aclara Francisco Vega.

Para comprender el efecto Mpemba hay que entender primero que la temperatura es una propiedad que mide cómo de rápido se mueven las moléculas (o los granos) de un gas o un fluido.

"No todas las partículas se mueven igual de rápido, las hay más lentas y más rápidas y la temperatura es una media, que nos marca la velocidad 'típica' de las partículas", nos cuenta Antonio Prados, otro de los autores del estudio, que investiga desde la Universidad de Sevilla. Por lo tanto, enfriar un cuerpo es "disminuir esa velocidad típica con que las partículas se mueven", matiza Prados.

Así las cosas, parece lógico que un material más frío tarde menos en enfriar del todo, simplemente porque tiene menos recorrido que hacer. Pero no.

"En procesos bruscos de cambio, la evolución de la temperatura se acopla e interacciona con otras variables y eso puede hacer que el decaimiento de la temperatura se acelere mucho más en sistemas más calientes", nos desvela el profesor Vega. Sus experimentos demuestran de una vez por todas que el efecto existe. Y que se puede predecir cuándo se produce y cuándo no.

Aprender a emular y utilizar este efecto podría tener aplicaciones en nuestra vida diaria, según los científicos. Por ejemplo, se podría utilizar para el desarrollo de dispositivos electrónicos en los que quisiéramos conseguir un enfriamiento más rápido.