“Dat kan nooit!”, zo beweren de aanhangers van Newton, een Engels natuurkundige-wiskundige-astronoom en theoloog uit de 17° eeuw. Newtons wet zegt dat elke stof afkoelt met een snelheid die evenredig is met het verschil tussen de temperatuur van de stof en die van de omgeving.
Maar wat nu als een eenvoudige student in Tanzania zijn leerkrachten het tegendeel kan bewijzen? Op een warme dag, ergens in 1963, maakt de 13-jarige Erasto Mpemba samen met zijn klasgenoten roomijs. Mpemba zet zijn hete melk in de diepvries i.p.v. het eerst te laten afkoelen. En tot ieders grote verbazing merkt hij dat zijn melk sneller bevriest dan dat van zijn klasgenoten, die hun melk wel eerst hadden laten afkoelen. “Dat kan niet!”, zegt ook Mpemba’s leerkracht natuurkunde. Maar jawel, het blijkt zo te zijn. Een aantal jaar na de ijsjesles testte Mbempa zijn theorie in gecontroleerde omstandigheden in een labo en publiceerde hij een artikel, samen met een Brits diplomaat en wetenschapper aan University College Dar es Salaam. Sindsdien wordt over het Mbempa-effect gesproken. Dit effect was echter al bij de Griekse filosofen bekend. Zo schreef de Griekse filosoof Aristoteles, die enkele eeuwen voor Christus leefde: “Het feit dat water eerst is opgewarmd, draagt bij aan het snelle bevriezen ervan: het koelt dan sneller af.”
Al jarenlang breken wetenschappers zich het hoofd over mogelijke verklaringen. Verschillende factoren spelen een rol. Een van die factoren is dat een deel van het water verdampt voordat het kan bevriezen, zodat er in het totaal minder water is om te doen bevriezen. Lijkt logisch, niet? In warm water is de neiging van waterstofatomen om zich te binden aan mineralen, die bevriezing verhinderen, ook iets lager. Maar er moet meer aan de hand zijn. De omgeving speelt zeker ook een rol, bijvoorbeeld het isolerende effect van aangevroren ijs. Het is best mogelijk dat het koudere water wel eerder bevriest dan het warmere, maar dat het laagje ijs aan de rand er vervolgens voor zorgt dat de vloeistof wordt geïsoleerd, waardoor de koeling een stuk langzamer gaat. En wanneer is water bevroren? Als er een laagje ijs op staat of als het een massieve blok ijs geworden is? Ook daarover bestaat discussie.
Microscopische convectiestromen, onderkoeling, waterstofbruggen,… allemaal werden ze genoemd als een stukje van de verklaring. Maar een wetenschappelijke consensus werd nooit bereikt en dus blijft het vraagstuk tot op vandaag onopgelost.
Bevriest warm water écht sneller dan koud water? | EOS Wetenschap
Het Mpemba-effect: hoe warm water sneller bevriest | the Quantum Universe
Mpemba-effect: Warm water bevriest eerder dan koud water
Photo by Aaron Burden on Unsplash