Uns anos atrás me deparei com um problema demasiadamente complexo e inusitado. Eu deveria fazer gelo da maneira mais rápida possível, faltavam dois dias para meu aniversário e necessitava de gelo para conservar a cerveja na caixa de isopor.

Enviei um e-mail para um de meus professores e imediatamente recebí uma bibliografia sobre o efeito Mpemba.

O efeito Mpemba consiste numa das maiores curiosidades científicas que tenho conhecimento, ao contrário do que se imagina a água morna congela mais rapidamente que a água fria.

Constatado o fato, só nos resta explicar o ocorrido, vejamos os principais fatores.

A condução:

Como o gelo é um bom isolante térmico e nas paredes do congelador sempre se forma uma camada de gelo, o recipiente com água morna derrete a camada de gelo inferior externa e permite que em contato direto com o congelador o recipiente otimize as trocas de calor.

A convecção:

Quando se põe água fria no congelador, forma-se uma camada de gelo na superfície do líquido que dificulta a troca de calor, lembre-se que o gelo é isolante, colocando água morna (55ºC) isso não ocorrerá e além disso a parte superior do líquido terá sua temperatura diminuída provocando uma convecção, isso facilita um congelamento aproximadamente homogêneo.

Evaporação:

Durante o processo de evaporação as moléculas roubam calor do material e evaporam-se, isso retira calor do sistema além de diminuir ligeiramente a quantidade de água a ser congelada.

Gases dissolvidos no líquido:

O gás também é um bom isolante térmico, partindo desse princípio os líquidos com menor quantidade de gases dissolvidos tendem a se congelar mais rapidamente.

O líquido quente tende a eliminar os gases nele dissolvidos, afinal, a solubilidade do gás no líquido diminui com o aumento da temperatura, sendo assim o líquido quente tende a congelar primeiro.

Discussão:

Essas explicações são bases no que encontrei no livro de termodinâmica “Molecular Thermodynamics”. Quaisquer explicações parecidas são meras coincidências ou cópia.

Todas essas explicações são responsáveis pelo fato, certamente existem outras, não sei qual é o fator principal para o fenômeno. Aliás seria uma boa pesquisa se forem feitas as corretas análises estatísticas que o problema exige.