El efecto Mpemba describe un fenómeno sorprendente: en ocasiones, un líquido a mayor temperatura alcanza hielo antes que otro más frío. Esta observación tiene raíces antiguas, con menciones desde Aristóteles, y recibió su nombre moderno en 1963 gracias a Erasto B. Mpemba.
En 1969, Mpemba y Denis Osborne publicaron resultados de laboratorio donde muestras cerca de 90 °C congelaban más rápido que otras a ~25 °C en un congelador doméstico. Estudios posteriores ofrecieron resultados mixtos; trabajos de 2016 cuestionaron la existencia bajo control estricto, y propuestas de 2017 apuntaron a enlaces de hidrógeno y rutas no triviales de enfriamiento.
En este apartado explicaremos qué medir y cómo medirlo para evitar confusiones entre alcanzar 0 °C y formar hielo. También veremos factores del congelador que afectan la repetibilidad y ofreceremos una guía práctica para lectores en Chile que quieran comprobar el efecto con seguridad.
Conclusiones clave
- El efecto Mpemba es un fenómeno documentado, pero debatido.
- La historia incluye a Aristóteles, Mpemba y Osborne.
- Resultados varían según control de variables y condiciones.
- Medir masa, tiempo y temperatura evita interpretaciones erróneas.
- Factores del congelador y la evaporación influyen en el resultado.
Qué es el efecto Mpemba y por qué intriga a la ciencia
Bajo condiciones concretas, una muestra iniciada a mayor temperatura puede solidificarse más rápido que otra más fría. Esta definición precisa del efecto mpemba marca el punto central del debate: ¿qué parámetro medimos para comparar solidificación?
Un fenómeno observado desde Aristóteles hasta hoy
Filósofos como Aristóteles, Francis Bacon y Descartes ya notaron variaciones curiosas en procesos térmicos a lo largo de los años. Esa evidencia temprana alimentó preguntas que llegaron hasta laboratorios modernos.
Del aula de Mpemba y Osborne al debate moderno
En 1963, el estudiante Erasto B. Mpemba llamó la atención de su profesor. Los ensayos posteriores, publicados en un artículo en 1969 por Mpemba y Denis Osborne, mostraron resultados que desconcertaron a varios científicos.
| Hito | Descripción | Años |
|---|---|---|
| Observaciones clásicas | Mencionadas por naturalistas y filósofos | Siglos pasados |
| Aula y artículo | Mpemba y su profesor miden tiempos comparativos | 1963–1969 |
| Debate moderno | Estudios que apoyan y cuestionan diversas teorías | 2013–2017 |
“El nombre quedó ligado a una anécdota escolar que llevó a experimentos formales.”
Hoy, las teorías que han ganado tracción tocan evaporación, gradientes internos y estructuras de enlaces. El fenómeno no viola leyes termodinámicas; expone la complejidad del camino entre temperaturas iniciales y la solidificación real.
Cómo comprobarlo en casa: guía práctica paso a paso
Preparación breve: organiza materiales y define criterios antes de comenzar. Un protocolo claro mejora la reproducibilidad de los experimentos y evita confusiones sobre qué constituye hielo.
Materiales y muestras
Reúne dos recipientes idénticos, un termómetro de cocina, una balanza de gramos y una libreta. Usa recipientes agua del mismo volumen para comparar sin sesgos.
Preparación y procedimiento
Llena una muestra a ~25 °C y otra a ~90 °C. Pesa ambas antes de entrar al congelador. Colócalas en la misma repisa, separadas de paredes y sin contacto con escarcha.
Registro y seguridad
Define si medirás la primera costra, 50% o solidificación total. Cronometra cada evento y anota temperatura, posición y pérdida de masa tras el ensayo.
Manéjate con guantes al verter agua caliente, evita choques térmicos y seca derrames. Controla el flujo de aire interno y el ambiente del congelador para que el resultado sea un hecho fiable.
Por qué podría ocurrir: factores clave en la congelación
Varios mecanismos físicos pueden combinarse para producir resultados inesperados en la solidificación. Aquí se resumen los factores más relevantes y cómo influyen en la dinámica térmica.
Evaporación y reducción de masa
Evaporación acelera la pérdida de masa en una muestra caliente, lo que reduce el volumen a enfriar. Sin embargo, estudios miden pérdidas típicas menores al 3%, por lo que este efecto rara vez basta por sí solo.
Convección y gradientes internos
Los gradientes de temperatura entre superficie e interior generan convección intensa. Esa convección mejora la transferencia de calor y puede marcar la diferencia en la velocidad de enfriamiento.
Gases disueltos y estructura molecular
La menor solubilidad de gases a mayor temperatura altera la conductividad. La presencia o ausencia de gases disueltos cambia la propensión al superenfriamiento.
Enlaces de hidrógeno y nucleación
Modelos recientes proponen agrupamientos con enlaces fuertes que facilitan la formación hexagonal del hielo. Además, el superenfriamiento y la nucleación determinan cuándo el hielo “arranca”.
“Pequeñas diferencias en nucleación y contacto térmico pueden invertir el orden esperado de solidificación.”
- Interfaz con escarcha y contacto térmico
- Papel del calor latente en la fase final
- Geometría y material del recipiente
Evidencia, controversias y lo que dicen los científicos
Los experimentos históricos que dieron lugar al nombre popular mostraron resultados que sorprendieron a la comunidad científica.
Resultados clásicos de 1969: diseño y hallazgo
Osborne y Mpemba usaron vasos idénticos con ~70 ml y soporte de espuma. Una muestra iniciada cerca de 90 °C se solidificó antes que otra a ~25 °C en esa configuración.
El detalle del volumen, la posición y el soporte térmico fue clave para reproducir su resultado.
Críticas y negaciones: control moderno
En 2016 Burridge y Linden reforzaron controles y no observaron el efecto de forma robusta. Sus críticas puntualizan impurezas, variación de recipientes, y el punto de medición: nucleación vs congelación total.
Nuevas propuestas y modelos recientes
Trabajos de 2017 introdujeron explicaciones basadas en enlaces de hidrógeno y rutas de enfriamiento no triviales. Modelos análogos en Physical Review Letters ofrecen perspectivas desde fluidos granulares.
“Pequeñas diferencias en nucleación y contacto térmico pueden invertir el orden esperado de solidificación.”
| Año | Estudio | Resultado clave |
|---|---|---|
| 1969 | Mpemba & Osborne | 90 °C (70 ml) solidificó antes que 25 °C en su montaje |
| 2010 | Brownridge | Efecto repetido 28/28 bajo superenfriamiento controlado |
| 2016 | Burridge & Linden | No observación general bajo control estricto |
| 2013–2017 | Bregović; estudios teóricos | Sistematización de teorías y modelos de enlaces de hidrógeno |
En resumen, el efecto mpemba sigue siendo un fenómeno discutido: su existencia depende del montaje, del punto de medida y de las teorías que cada grupo evalúa.
Para una revisión más amplia, consulte este artículo histórico.
El agua caliente se congela antes: consejos para experimentos fiables en Chile
Para obtener datos fiables en casa, controla primero el entorno del congelador. Nivelar la bandeja y retirar escarcha en exceso ayuda a evitar atajos térmicos. Evita colocar muestras junto a salidas de aire frío o el evaporador.
Controla el ambiente y el contacto con escarcha
Coloca los recipientes a la misma altura y lejos de paredes. Una lámina metálica fina bajo ambos iguala el contacto térmico y previene que uno derrita la escarcha y toque una zona más fría.
Usa recipientes idénticos y pesaje para verificar evaporación
Utiliza recipientes idénticos en material y forma; marca el nivel de llenado. Pesa cada muestra antes y después: reportes indican pérdidas típicas alrededor del 3%.
- Minimiza aperturas de puerta durante el ensayo.
- Registra marca y modelo del congelador, estante y temperatura seleccionada.
- En el sur de Chile, ten en cuenta humedad ambiente al abrir la puerta.
- Si repites intentos, rota posiciones para controlar sesgos de ubicación.
Hecho práctico: posición y contacto térmico suelen afectar más que una simple diferencia de temperatura inicial.
Conclusión
La evidencia sugiere que no hay una regla universal: el efecto Mpemba aparece según montaje, materiales y condiciones del congelador.
Estudios históricos y modernos brindan resultados mixtos. Algunas pruebas muestran que un líquido más caliente puede formar hielo más rápido; otras no reproducen el hecho bajo control estricto.
Las causas probables combinan convección, ligera evaporación, diferencias en contacto térmico y dinámica de nucleación. Para probarlo en casa, define el punto final, registra temperaturas, pesa muestras y rota posiciones.
Si quieres leer una reseña amplia sobre el fenómeno visita efecto Mpemba. Y si buscas una nota ligera sobre cómo «romper el hielo», revisa este rompehielos.
Invitación: documenta tus experimentos, comparte datos y contribuye al debate; la física avanza con mediciones cuidadosas y resultados reproducibles.
