A veces la termodinámica y la mecánica de fluidos nos juega extrañas pasadas. Algunas son incluso tan raras como asegurar, ciencia mediante, que una cantidad determinada de agua caliente se congelaría antes que una misma cantidad de agua a menos temperatura.
Parece un contrasentido y casi una locura que, si hubiera Inquisición, quizá no dudásemos en tachar de herejes a aquellos que creen que es más fácil congelar un agua muy caliente que congelar un agua no tan caliente.
Ya se dio cuenta Aristóteles de esto hace más de 2.000 años al comprobar que los pescadores que necesitaban hielo para mantener el pescado frío, primero calentaban el agua que posteriormente querían congelar.
Hubo que esperar algo más de 2.000 años —de nuevo— para que un estudiante tanzano, llamado Erasto Mpemba, se diera cuenta mientras estudiaba en la Secundaria que las mezclas de helado caliente se congelaban antes que las mezclas de helado frías.
Gracias a aquella ocurrencia, Mpemba pasaría a la historia con lo que se conoce como el Efecto Mpemba, que justifica que dos cantidades de agua iguales, puestas a congelar a una misma temperatura, pero partiendo una de 100 grados centígrados y otra de 35º centígrados, hace que congele antes el agua más caliente. Sí, sigue sonando a brujería.
A partir de ahí, se dirimen distintas teorías —todas incorrectas— de por qué ocurre esto. Algunas tan peregrinas apuntaban a que el agua muy caliente se evaporaría antes, por lo que hay menos agua que congelar. Otras, igual de peregrinas, apuntan a que cuando se congela el agua fría, crea una capa de hielo en la superficie que aísla al resto del agua e impide su congelación. Esta 'teoría' también es falsa, pues el agua caliente también genera esa capa de escarcha.
La realidad, como es lógico, es más compleja, química y tozuda y la han investigado un grupo de científicos de varias universidades de China y Singapur comprobando que Erasto Mpemba tenía razón y que la culpa de que congele antes el agua caliente que el agua fría la tiene el hidrógeno.
El resumen es que las moléculas de agua, si recordamos nuestros tiempos de Química en el instituto, es que están formadas por dos moléculas de hidrógeno que se unen a una molécula de oxígeno a través de enlaces covalentes. Estos enlaces, cuando se calientan, se ablandan y alargan.
Pero en el agua no pasa lo mismo. Debido a las propiedades de los enlaces de hidrógeno (y a su interacción entre los átomos de hidrógeno en una molécula de agua y la molécula de oxígeno) sucede todo lo contrario. En este caso, cuando la masa de agua absorbe energía, los enlaces de hidrógeno se estiran y hace que las moléculas de agua se separen las unas de las otras. Sin embargo, los enlaces covalentes —el 'pegamento'— se acortan y vuelven más rígidos, que es lo mismo que sucede cuando el agua se congela.
De esta manera, las moléculas de agua caliente se parecen más al agua congelada por ese acortamiento y rigidez. Como esto sucede, la velocidad en la que luego se libera la energía de esos enlaces covalentes depende de la cantidad de energía inicial. Como el agua caliente tiene más energía acumulada —por la propia temperatura— actúa casi como un muelle permitiendo que luego se enfríe y congele más rápidamente.
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En cualquier caso, no pretendemos que saquéis el Quimicefa doméstico ni que tengáis la pésima idea de ir a hacer cubitos de hielo en casa con agua a 90º centígrados y la metáis en el congelador porque os vais a cargar el resto de congelados por el denominado equilibrio térmico.
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