Un paradosso termico che sfida la logica
Sembra una domanda retorica: l’acqua calda può congelare più velocemente dell’acqua fredda? Eppure la risposta, per quanto assurda possa sembrare, è sì. È il cuore del cosiddetto effetto Mpemba, un fenomeno tanto curioso quanto controverso, che da secoli affascina filosofi, scienziati e studenti di fisica.
Un’intuizione antica
L’intuizione che l’acqua calda possa ghiacciarsi più in fretta non è una scoperta recente. Risale addirittura ad Aristotele, che nel IV secolo a.C. sosteneva che “molti mettono l’acqua calda al sole per raffreddarla più rapidamente”. Secoli dopo, anche Francis Bacon e Cartesio fecero osservazioni simili. Ma la fisica moderna, fino a pochi decenni fa, considerava questa idea semplicemente errata.
Tutto cambiò nel 1969, quando uno studente tanzaniano di nome Erasto Mpemba notò qualcosa di strano: mentre preparava del gelato, il latte appena bollito che aveva messo nel freezer si congelava più rapidamente rispetto al latte freddo di un compagno. Da quel momento, questo apparente controsenso divenne noto come effetto Mpemba.
La scoperta tra scetticismo e conferme
L’osservazione di Mpemba fu inizialmente respinta con derisione. I suoi insegnanti pensarono a un errore, e molti esperti liquidarono l’idea come frutto di una cattiva misurazione. Solo più tardi, con il supporto del fisico Denis Osborne, l’esperimento fu ripetuto in laboratorio. I risultati furono sorprendenti: l’acqua a 90°C si congelava in 30 minuti, mentre quella a 70°C impiegava più del doppio. Ancora più lentamente si congelava l’acqua inizialmente a 20°C, che richiedeva ben 100 minuti.
Ma qual è la spiegazione?
È qui che il mistero si infittisce. A oltre cinquant’anni dalla “scoperta” di Mpemba, non esiste ancora una spiegazione definitiva. Diverse ipotesi sono state formulate nel tempo:
- Evaporazione: l’acqua calda perde volume più velocemente, riducendo la massa da congelare.
- Gas disciolti: l’ebollizione elimina i gas, cambiando le proprietà termiche dell’acqua.
- Convezione: le correnti interne dell’acqua calda migliorano la dissipazione del calore.
- Effetto del contenitore: l’acqua calda potrebbe sciogliere il gelo del freezer, facilitando il contatto termico con materiali più conduttivi.
- Effetti quantistici: teorie più recenti coinvolgono la fisica quantistica e la dinamica non-equilibrata dei sistemi termici.
Un fenomeno che potrebbe… non esistere?
Nel 2016, uno studio condotto da Henry Burridge e Paul Linden sollevò dubbi sulla reale esistenza dell’effetto Mpemba. Secondo i ricercatori, molti esperimenti precedenti avevano trascurato variabili fondamentali, come l’altezza a cui veniva misurata la temperatura. Una differenza anche di un centimetro nell’inserimento del termometro poteva alterare completamente i risultati. Il loro verdetto? Nessuna prova solida che confermasse in modo sistematico l’effetto Mpemba.
Nonostante ciò, numerosi fisici ritengono ancora che il fenomeno possa verificarsi in circostanze specifiche, sebbene rare e difficili da replicare.
Termodinamica fuori equilibrio: un territorio inesplorato
L’effetto Mpemba rientra nel più ampio contesto della termodinamica fuori equilibrio, una branca della fisica ancora poco esplorata. Quando un sistema viene portato lontano dall’equilibrio – ad esempio, riscaldandolo o raffreddandolo rapidamente – può reagire in modi controintuitivi. Come spiegato dal fisico Oren Raz, in questi casi non ha nemmeno senso parlare di “temperatura” in senso classico, poiché il sistema attraversa fasi transitorie non lineari.
È in questi “regimi strani” che potrebbero verificarsi effetti termici anomali, tra cui l’effetto Mpemba e il suo opposto: sistemi freddi che si riscaldano più velocemente di quelli caldi.
Un mistero che accende la curiosità scientifica
Alla fine, l’effetto Mpemba rappresenta molto più di un semplice paradosso fisico: è un promemoria della complessità della natura e del fatto che la scienza è spesso fatta più di domande che di risposte. Anche se non possiamo ancora dire con certezza quando e perché si verifichi, il fenomeno continua a stimolare l’immaginazione e il pensiero critico.
Che sia reale, illusorio o semplicemente non ancora compreso, il vero valore dell’effetto Mpemba è nella sua capacità di sfidare le nostre convinzioni e spingerci a cercare nuove spiegazioni. Forse è proprio questo il suo segreto più affascinante.
