Waarom bevriest warm water sneller dan koud water?

Erasto Mpemba, een student die kookles gaf in Tanzania, stelde in de jaren 60 vast dat warme room sneller tot ijs bevriest dan koude room. Hij publiceerde in 1969, samen met een prof aan de universiteit van Dar es Salaam, over hun experimenten. In tegenstelling tot wat je zou verwachten, bevriest een hoeveelheid heet water sneller dan een gelijke hoeveelheid koud water.

Aanvankelijk werd lacherig gereageerd op hun bevindingen, maar het bleek te kloppen. Ook Descartes en Aristoteles hadden overigens eerder al gelijkaardige vaststellingen gedaan. Al lang vragen wetenschappers zich dus af hoe het Mpemba-effect te verklaren valt. De theorieën lopen uiteen, maar geen enkele was tot nu toe sluitend.

Nu zeggen wetenschappers uit Singapore dat ze het antwoord op de vraag gevonden hebben. Het Mpemba-effect valt volgens Sun Changqing en Xi Zhang van de Nanyang Technological University te zoeken in de ongewone interactie tussen de moleculen van water. Elke watermolecule is gelinkt aan zijn naburige molecule via een hoog geladen elektromagnetische binding, die wordt de waterstofbrug genoemd.

Door die waterstofbrug heeft water een hoge oppervlaktespanning (wie al eens plat op zijn buik of rug in het zwembad viel na een duik, zal dat bevestigen), en heeft water een relatief hoog kookpunt in vergelijking met andere vloeistoffen.

Volgens de Singaporese wetenschappers is het ook die waterstofbrug die verklaart hoe watermoleculen energie opslaan en vrijgeven. Ze stellen dat de snelheid waarmee water energie vrijgeeft, bepaald wordt door de begintoestand van het water (warm of koud). Dus warm water kan sneller energie afgeven dan koud water, als je het in een diepvries plaatst.

Desondanks blijft dit maar een van de theorieën. Andere wetenschappers vermoeden dat de verdamping bij het koken van water iets te maken heeft met het Mpemba-effect.

De bevindingen van Sun Changqing en Xi Zhang zijn gepubliceerd in Scientific Reports en via Chemical Physics .