¿ El agua fría hierve más rápido que el agua caliente?

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¿Alguna vez has tenido curiosidad sobre el efecto Mpemba? Aunque suena increíble, el agua caliente puede congelarse más rápido que el agua fría. Este fenómeno ha sido estudiado extensivamente por los científicos, quienes han descubierto que hay una presentación del efecto bajo ciertas circunstancias para entenderlo mejor.

En esta entrada de blog exploraremos el efecto Mpemba y las teorías de por qué se produce. Te mostraremos cómo la temperatura, la concentración de solutos en el agua y otros factores influyen en su manifestación. Compararemos también los resultados de experimentos realizados para ver cuándo ocurre el efecto Mpemba con mayor frecuencia.

Además, presentamos algunas ideas sobre cómo puedes verificar tu experiencia con tu propio experimento en casa y comprobar si el agua caliente puede congelarse más rápido que la fría.

¿Qué es el efecto mpemba?

¿Qué es el efecto Mpemba? Es el fenómeno inverso al que se cree comúnmente por el cual el agua caliente se congela más rápidamente que el agua fría. Básicamente, significa que cuando dos contenedores iguales de agua se colocan a la misma temperatura y en las mismas condiciones ambientales, el contenedor de agua caliente puede llegar a un estado de congelación más rápidamente.

El efecto Mpemba no es único para los líquidos, también se puede presentar con los sólidos. Se han realizado varias investigaciones para determinar las condiciones en las que sucedería tal fenómeno, y la mayor parte de ellas apuntan a factores como la insonorización del líquido, la cantidad de burbujas presentes en él y la forma en que está distribuida la energía térmica. Estas investigaciones han concluido que el efecto Mpemba es un hecho real, pero sigue siendo un fenómeno incomprensible para los científicos.

efecto mpemba agua caliente en gotas y agua fría en hielo.jpg

Los descubrimientos de aristóteles acerca del efecto mpemba

Aristóteles fue uno de los primeros en discutir el efecto Mpemba, un fenómeno que, como hemos visto antes, se produce cuando el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Se refirió al fenómeno en los Escritos Míticos, donde describió un experimento que realizó con carne congelada. Descubrió que la carne caliente de la carne cocida al vapor se congelaba más rápido que la carne fría.

Aristóteles especuló sobre las posibles explicaciones para este fenómeno. Sugirió que podría ser debido a la evaporación del agua caliente, ya que el aire cercano influiría en la velocidad del proceso de congelación. También sugirió que hay algunos factores específicos para cada tipo de sustancia o temperatura específica.

Hoy sabemos mucho más acerca del Efecto Mpemba y los factores que lo influencian. Está claro, sin embargo, que Aristóteles fue un pionero en este campo y fue pionero en su investigación sobre el tema. Su trabajo nos ha ayudado a entender

Científicos modernos investigan el fenómeno

La investigación sobre el efecto Mpemba no comenzó hasta la década de 1960, cuando Erasto Mpemba, un estudiante de Sierra Leona en la Tanzania Oriental, notó la curiosa inversión del fenómeno. Desde entonces, los científicos han intentado explicarlo con teorías científicas modernas.

Algunas teorías que se han propuesto incluyen:

  • La energía adicional requerida para calentar un cuerpo de agua fría a temperatura de ebullición se absorbe de la energía necesaria para evapora el agua. Como resultado el agua calentada llegaría a su tempratura de congelación antes que el agua fría.
  • El agua caliente contiene menos oxígeno disuelto, en comparación con el agua fría, lo que significa que se congela a temperaturas más bajas.
  • La convección térmica. El movimiento térmico por convección hace que el agua calentada se distribuya mejor, lo que permite una rápida transferencia de calor y un congelamiento relativamente rápido.

Factores que contribuyen al efecto Mpemba

El efecto Mpemba sucede cuando el agua caliente, con temperaturas inferiores a los 100°C, se congela más rápido que el agua fría, siendo los factores clave en esta ocasión la cantidad, la presión y el ambiente.

Cantidad

Cuanto más pequeña es una muestra de agua, menos energía será necesaria para cambiar su temperatura. Esto significa que cualquier cantidad de energía adicional aplicada al agua caliente resultará en un cambio mayor en la temperatura que si se aplica al agua fría.

Presión

Uno de los factores poco mencionados es la presión. Si se encuentra bajo presiones bajas como las del espacio exterior, el efecto Mpemba toma lugar: cuando el entorno carece de oxígeno lo que contribuye a reducir la energía necesaria para evaporar el agua, esta caerá más rápidamente en temperaturas extremadamente frías que aquellas normalmente encontradas en Tierra.

Ambiente

Por último, existen otras variables como la humedad del ambiente o los niveles de contaminación

 

Experimentando con el efecto Mpemba: una cuestión de temperatura y presión

La explicación detrás del fenómeno de Mpemba es una cuestión de temperatura y presión. Cuando el agua caliente se enfría, comienza a vaporizarse, lo que reduce la presión en la superficie y ayuda a reducir su punto de congelación. Esto hace que llegue a la temperatura de congelación mucho más rápido que el agua fría, ya que no necesita descender tanto para alcanzar la temperatura necesaria.

Además, como el agua caliente tiene menos cantidad de ingredientes solubles que el agua fría, estas partículas pueden estar disponibles para ayudar a iniciar su proceso de congelación antes. Por otra parte, un recipiente o contenedor cerrado hace que sucedan dos cosas:

  1. El vapor se condensa debido al descenso de temperatura y produce un efecto aislante;
  2. La acumulación de vapor crea una presión adicional sobre las moléculas del agua, lo que hace más difícil liberar energía para solidificar el cuerpo líquido.

Estos factores combinados son responsables del efecto Mpemba .

Aplicaciones prácticas del efecto Mpemba

El Efecto Mpemba se puede aprovechar en la práctica para mejorar el proceso de enfriamiento y elaboración de alimentos. La inversión del fenómeno es útil al momento de realizar procesos de refrigeración, como conservar los alimentos. Los científicos recomiendan enfriar primero el líquido caliente antes que el frío para conseguir una mejor preservación.

De igual forma, la elaboración de algunos alimentos y la cocción requieren que los ingredientes y los productos se sometan a procesos especiales, siendo este efecto útil para lograr los resultados deseados. Por ejemplo, la preparación de helados suele exigirse que el líquido tenga una temperatura alta para evitar inconvenientes como grumos; conociendo la leyenda del Efecto Mpemba, se puede usar mejor el agua caliente para conseguir mejores resultados en menor tiempo.

Conclusión

En conclusión, el efecto Mpemba es un fenómeno científico fascinante que desafía la lógica convencional de cómo la temperatura afecta a la velocidad de congelación. Garantizar que el efecto Mpemba se produzca requiere ciertas circunstancias específicas, y estas condiciones no siempre pueden presentarse. Sin embargo, comprender los principios y la teoría detrás del Efecto Mpemba nos proporciona el conocimiento para ponerlo en práctica si se necesita