Porque água quente congela mais rápido que água fria?

Algumas pessoas do hemisfério norte agora estão no meio de um inverno rigoroso e muitos estão enfrentando temperaturas abaixo de zero podem fazer experiências legais, tais como fazer bonecos de neve ou jogar água fervendo para o ar para criar neve. Mas porque a água quente congela mais rápido que água fria, já pararam pra pensar nisso? A lógica seria a água fria congelar mais rápido, devido a baixa temperatura, mas a realidade é bem diferente da lógica que nós pensamos.

Esse processo foi nomeado de Mpemba, depois que um estudante de escola secundária da Tanzânia que redescobriu este fenômeno em 1963. Erasto Mpemba e outras crianças de sua escola, muitas vezes fizeram sorvete usando o congelador da escola, eles faziam isso através da fervura do leite misturado com açúcar, que em seguida, colocado no congelador.

Um dia, Mpemba fez todo o processo e colocou o leite ainda mais quente e para sua surpresa o sorvete ficou pronto mais rápido do que seu colega de classe. Depois de um tempo, Mpemba recebeu a visita de um professor de física que visitou sua escola e em 1969 eles publicaram um artigo. Mas porque isso acontece? Porque as coisas masi quentes congelam mais rápido que as coisas mais frias? Isso é o que vamos tentar explicar nessa matéria.

Existem várias teorias sobre esse fato, e a hipótese mais comum é que provavelmente a água quente evapora mais rapidamente, perdendo massa e portanto, existe mais necessidade de perder menos calor, a fim de congelar. Outras especulações teóricas dizem que a água desenvolve correntes de convecção e gradientes de temperatura enquanto esfria, e um copo com água quente terá maiores diferenças de temperaturas por toda parte, perdendo calor mais rapidamente a partir da superfície. Enquanto isso, um copo com água fria tem menos de uma diferença de temperatura e há menos convecção para acelerar o processo. Mas essa teoria nunca foi confirmada.

Outras teorias tem sido propostas, incluindo supercooling ou efeito o que os gases dissolvidos na água teria sobre o precesso de congelamento. No final de 2013, uma equipe de pesquisadores de Cingapura proporam em um trabalho de ligações arXiv.org que o paradoxo Mpemba decorre das propriedades únicas de ligações químicas na água. Uma molécula de água contém um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio e quando se juntam por ligações covalentes elas compartilham pares de elétrons entre os átomos.

Mas quando você coloca várias moléculas de água juntas, os átomos de hidrogênio também irá formar ligações com átomos de oxigênio em outras moléculas. Estas ligações de hidrogênio são o que a água dá a algumas de suas propriedades, tais como ter um ponto de ebulição relativamente elevado e tornando-se menos densa quando congelada. Apesar de algumas manchetes de vários países anunciarem algumas teorias definitivas sobre o efeito Mpemba, nenhuma delas foi realmente confirmada.

Veja no vídeo abaixo mais um exemplo da água quente que congela rapidamente:

E aí companheiros, o que acharam dessas teorias? Comentem aqui pra gente!