Heißes Wasser kann unter einer Vielzahl experimenteller Voraussetzungen in der Tat schneller gefrieren als kaltes. Dieses Phänomen widerspricht unserem grundlegenden Verständnis und überrascht selbst Wissenschaftler, aber es ist wirklich wahr.
Das Phänomen, dass heißes Wasser schneller als kaltes gefriert wird oft als Mpemba Effekt bezeichnet. Da natürlich die meisten Leser an diesem Punkt sehr skeptisch sind, sollten wir zunächst erklären, was wir unter dem Mpemba Effekt verstehen. Wir beginnen mit 2 Wasserbehältern, die in ihrer Form und enthaltener Wassermenge identisch sind. Der einzige Unterschied zwischen den Beiden ist, dass das Wasser in einem der Beiden eine höhere (einheitliche) Temperatur hat, als im anderen. Nun kühlen wir beide Behälter durch den exakt gleichen Prozess herunter.
Unter bestimmten Bedingungen friert nun das ursprünglich wärmere Wasser zuerst. Wenn das geschieht, haben wir den Mpemba Effekt beobachtet. Natürlich friert das ursprünglich wärmere Wasser nicht unter allen Umständen vor dem ursprünglich kälteren Wasser. Wenn das wärmere Wasser von 99.9°C und das kältere Wasser von 0.01°C heruntergekühlt wird, dann gefriert das ursprünglich kühlere Wasser natürlich zuerst. Doch unter manchen Umständen gefriert das ursprünglich wärmere Wasser zuerst: Wenn das geschieht, haben wir den Mpemba Effekt beobachtet. Man kann diesen Mpemba Effekt jedoch nicht für jegliche Ausgangstemperatur, Behälterformen oder Kühlungsprozesse beobachten.
Warum wird das Phänomen Mpemba Effekt genannt?
Im Jahr 1963 machte ein Junge namens Mpemba in seiner Schule Eis, indem er kochende Milch mit Zucker mischte. Er sollte die Milch eigentlich zuerst abkühlen lassen bevor er sie in den Kühlschrank stellte. Doch in der Eile und um noch einen Platz im Kühlschrank zu bekommen stellte er die Milch in den Kühlschrank, ohne sie abkühlen zu lassen. Zu seiner Überraschung bemerkte er, dass seine Milch vor der der anderen Schüler zu Eis wurde. Als er seinen Physiklehrer nach einer Erklärung dafür fragte, wurde ihm gesagt, dass er sich wohl getäuscht habe, da diese Beobachtung einfach unmöglich sei.