Effet Mpemba(Paradoxe de Mpemba) - un paradoxe selon lequel l'eau chaude, dans certaines conditions, gèle plus rapidement que l'eau froide, même si elle doit dépasser la température de l'eau froide en cours de congélation. Ce paradoxe est un fait expérimental qui contredit les idées habituelles selon lesquelles, dans les mêmes conditions, un corps plus chauffé met plus de temps à se refroidir jusqu'à une certaine température qu'un corps moins chauffé à se refroidir à la même température.

Ce phénomène a été remarqué à une époque par Aristote, Francis Bacon et René Descartes, mais ce n'est qu'en 1963 que l'écolier tanzanien Erasto Mpemba a découvert qu'un mélange de glace chaud gèle plus vite qu'un mélange froid.

Étudiant au lycée Magambi en Tanzanie, Erasto Mpemba a effectué des travaux pratiques de cuisinier. Il devait faire de la glace maison : faire bouillir le lait, y dissoudre le sucre, le refroidir à température ambiante, puis le mettre au réfrigérateur pour le congeler. Apparemment, Mpemba n’était pas un élève particulièrement assidu et a tardé à terminer la première partie de la tâche. Craignant de ne pas pouvoir arriver à la fin du cours, il a mis le lait encore chaud au réfrigérateur. À sa grande surprise, il a gelé encore plus tôt que le lait de ses camarades, préparé selon la technologie donnée.

Après cela, Mpemba expérimenta non seulement avec du lait, mais aussi avec de l'eau ordinaire. En tout cas, déjà étudiant à l'école secondaire de Mkwava, il a demandé au professeur Dennis Osborne du Collège universitaire de Dar Es Salaam (invité par le directeur de l'école pour donner une conférence de physique aux étudiants) spécifiquement sur l'eau : « Si vous prenez deux récipients identiques avec des volumes d'eau égaux pour que dans l'un l'eau ait une température de 35°C et dans l'autre - 100°C, et mettez-les au congélateur, puis dans le second l'eau gèlera plus rapidement. Pourquoi? Osborne s'est intéressé à cette question et bientôt, en 1969, lui et Mpemba ont publié les résultats de leurs expériences dans la revue Physics Education. Depuis lors, l'effet qu'ils ont découvert est appelé Effet Mpemba.

Jusqu’à présent, personne ne sait exactement comment expliquer cet effet étrange. Les scientifiques n’ont pas une seule version, bien qu’il en existe plusieurs. Tout dépend de la différence entre les propriétés de l'eau chaude et de l'eau froide, mais on ne sait pas encore quelles propriétés jouent un rôle dans ce cas : la différence de surfusion, d'évaporation, de formation de glace, de convection ou l'effet des gaz liquéfiés sur l'eau à températures différentes.

Le paradoxe de l'effet Mpemba est que le temps pendant lequel un corps se refroidit jusqu'à la température ambiante devrait être proportionnel à la différence de température entre ce corps et l'environnement. Cette loi a été établie par Newton et a depuis été maintes fois confirmée dans la pratique. Dans cet effet, l'eau à une température de 100°C refroidit à une température de 0°C plus rapidement que la même quantité d'eau à une température de 35°C.

Cependant, cela n'implique pas encore de paradoxe, puisque l'effet Mpemba peut être expliqué dans le cadre de la physique connue. Voici quelques explications sur l’effet Mpemba :

Évaporation

L'eau chaude s'évapore plus rapidement du récipient, réduisant ainsi son volume, et un plus petit volume d'eau à la même température gèle plus rapidement. L'eau chauffée à 100 C perd 16 % de sa masse lorsqu'elle est refroidie à 0 C.

L'effet d'évaporation est un double effet. Premièrement, la masse d’eau nécessaire au refroidissement diminue. Et deuxièmement, la température diminue du fait que la chaleur d'évaporation de la transition de la phase eau à la phase vapeur diminue.

Différence de température

Du fait que la différence de température entre l'eau chaude et l'air froid est plus grande, l'échange thermique dans ce cas est plus intense et l'eau chaude refroidit plus rapidement.

Hypothermie

Lorsque l’eau refroidit en dessous de 0°C, elle ne gèle pas toujours. Dans certaines conditions, il peut subir une surfusion, continuant à rester liquide à des températures inférieures à zéro. Dans certains cas, l'eau peut rester liquide même à une température de –20 C.

La raison de cet effet est que pour que les premiers cristaux de glace commencent à se former, des centres de formation de cristaux sont nécessaires. S'ils ne sont pas présents dans l'eau liquide, la surfusion se poursuivra jusqu'à ce que la température baisse suffisamment pour que des cristaux commencent à se former spontanément. Lorsqu’ils commencent à se former dans le liquide surfondu, ils commencent à croître plus rapidement, formant de la neige fondante, qui gèlera pour former de la glace.

L'eau chaude est la plus sensible à l'hypothermie car son chauffage élimine les gaz dissous et les bulles, qui à leur tour peuvent servir de centres de formation de cristaux de glace.

Pourquoi l’hypothermie fait-elle geler l’eau chaude plus rapidement ? Dans le cas d’eau froide non surfondue, voici ce qui se produit. Dans ce cas, une fine couche de glace se formera à la surface du navire. Cette couche de glace agira comme un isolant entre l’eau et l’air froid et empêchera une évaporation supplémentaire. Dans ce cas, le taux de formation de cristaux de glace sera inférieur. Dans le cas de l’eau chaude soumise à une surfusion, l’eau surfondue n’a pas de couche superficielle protectrice de glace. Par conséquent, il perd de la chaleur beaucoup plus rapidement grâce au toit ouvert.

Lorsque le processus de surfusion se termine et que l'eau gèle, beaucoup plus de chaleur est perdue et donc plus de glace se forme.

De nombreux chercheurs sur cet effet considèrent l'hypothermie comme le principal facteur dans le cas de l'effet Mpemba.

Convection

L'eau froide commence à geler par le haut, aggravant ainsi les processus de rayonnement thermique et de convection, et donc la perte de chaleur, tandis que l'eau chaude commence à geler par le bas.

Cet effet s'explique par une anomalie de densité de l'eau. L'eau a une densité maximale à 4 °C. Si vous refroidissez l'eau à 4 °C et la mettez à une température plus basse, la couche superficielle d'eau gèlera plus rapidement. Parce que cette eau est moins dense que l’eau à une température de 4 C, elle restera en surface, formant une fine couche froide. Dans ces conditions, une fine couche de glace se formera à la surface de l’eau en peu de temps, mais cette couche de glace servira d’isolant, protégeant les couches d’eau inférieures, qui resteront à une température de 4 C. Par conséquent, le processus de refroidissement ultérieur sera plus lent.

Dans le cas de l’eau chaude, la situation est complètement différente. La couche d’eau superficielle se refroidira plus rapidement en raison de l’évaporation et d’une plus grande différence de température. De plus, les couches d’eau froide sont plus denses que les couches d’eau chaude, de sorte que la couche d’eau froide descendra, remontant la couche d’eau chaude à la surface. Cette circulation d'eau assure une baisse rapide de la température.

Mais pourquoi ce processus n’atteint-il pas un point d’équilibre ? Pour expliquer l'effet Mpemba de ce point de vue de la convection, il faudrait supposer que les couches d'eau froide et chaude sont séparées et que le processus de convection lui-même se poursuit après que la température moyenne de l'eau descende en dessous de 4 C.

Cependant, il n’existe aucune preuve expérimentale pour étayer cette hypothèse selon laquelle les couches d’eau froide et chaude sont séparées par le processus de convection.

Gaz dissous dans l'eau

L'eau contient toujours des gaz dissous - de l'oxygène et du dioxyde de carbone. Ces gaz ont la capacité d’abaisser le point de congélation de l’eau. Lorsque l’eau est chauffée, ces gaz sont libérés de l’eau car leur solubilité dans l’eau est plus faible à haute température. Par conséquent, lorsque l’eau chaude refroidit, elle contient toujours moins de gaz dissous que l’eau froide non chauffée. Par conséquent, le point de congélation de l’eau chauffée est plus élevé et elle gèle plus rapidement. Ce facteur est parfois considéré comme le principal facteur expliquant l’effet Mpemba, bien qu’il n’existe aucune donnée expérimentale confirmant ce fait.

Conductivité thermique

Ce mécanisme peut jouer un rôle important lorsque l'eau est placée dans le compartiment réfrigérateur-congélateur dans de petits récipients. Dans ces conditions, il a été observé qu'un récipient d'eau chaude faisait fondre la glace présente dans le congélateur en dessous, améliorant ainsi le contact thermique avec la paroi du congélateur et la conductivité thermique. En conséquence, la chaleur est évacuée plus rapidement d’un récipient d’eau chaude que d’un récipient d’eau froide. À son tour, un récipient contenant de l’eau froide ne fait pas fondre la neige en dessous.

Toutes ces conditions (ainsi que d'autres) ont été étudiées dans de nombreuses expériences, mais une réponse claire à la question - laquelle d'entre elles permet de reproduire à cent pour cent l'effet Mpemba - n'a jamais été obtenue.

Par exemple, en 1995, le physicien allemand David Auerbach a étudié l'effet de l'eau en surfusion sur cet effet. Il a découvert que l'eau chaude, atteignant un état de surfusion, gèle à une température plus élevée que l'eau froide, et donc plus rapidement que cette dernière. Mais l'eau froide atteint un état de surfusion plus rapidement que l'eau chaude, compensant ainsi le décalage précédent.

De plus, les résultats d'Auerbach contredisaient les données précédentes selon lesquelles l'eau chaude était capable d'obtenir une surfusion plus importante grâce au nombre réduit de centres de cristallisation. Lorsque l'eau est chauffée, les gaz qui y sont dissous en sont éliminés et lorsqu'elle est bouillie, certains sels qui y sont dissous précipitent.

Pour l'instant, une seule chose peut être affirmée : la reproduction de cet effet dépend largement des conditions dans lesquelles l'expérience est réalisée. Justement parce qu’il n’est pas toujours reproduit.

O.V. Mosin

Littérairesources:

"L'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide. Pourquoi fait-elle cela?", Jearl Walker dans The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, non. 3, pages 246-257 ; Septembre 1977.

"La congélation de l'eau chaude et froide", G.S. Kell dans American Journal of Physics, Vol. 37, non. 5, pages 564-565 ; Mai 1969.

"La surfusion et l'effet Mpemba", David Auerbach, dans American Journal of Physics, Vol. 63, non. 10, pages 882-885 ; Octobre 1995.

"L'effet Mpemba : les temps de congélation de l'eau chaude et froide", Charles A. Knight, dans American Journal of Physics, Vol. 64, non. 5, p. 524 ; Mai 1996.

La British Royal Society of Chemistry offre une récompense de 1 000 £ à toute personne pouvant expliquer scientifiquement pourquoi l'eau chaude gèle plus rapidement que l'eau froide dans certains cas.

« La science moderne ne peut toujours pas répondre à cette question apparemment simple. Les glaciers et les barmen utilisent cet effet dans leur travail quotidien, mais personne ne sait vraiment pourquoi cela fonctionne. Ce problème est connu depuis des millénaires, et des philosophes comme Aristote et Descartes y ont réfléchi », a déclaré le professeur David Phillips, président de la British Royal Society of Chemistry, cité dans un communiqué de presse de la Société.

Comment un cuisinier africain a vaincu un professeur de physique britannique

Il ne s’agit pas d’un poisson d’avril, mais d’une dure réalité physique. La science moderne, qui fonctionne facilement avec les galaxies et les trous noirs et construit des accélérateurs géants pour rechercher des quarks et des bosons, ne peut pas expliquer comment l’eau élémentaire « fonctionne ». Le manuel scolaire indique clairement qu'il faut plus de temps pour refroidir un corps plus chaud que pour refroidir un corps froid. Mais pour l’eau, cette loi n’est pas toujours respectée. Aristote a attiré l'attention sur ce paradoxe au IVe siècle avant JC. e. Voici ce que le grec ancien écrivait dans son livre Meteorologica I : « Le fait que l’eau soit préchauffée la fait geler. C'est pourquoi beaucoup de gens, lorsqu'ils veulent refroidir l'eau chaude plus rapidement, la mettent d'abord au soleil... » Au Moyen Âge, Francis Bacon et René Descartes ont tenté d'expliquer ce phénomène. Hélas, ni les grands philosophes ni les nombreux scientifiques qui ont développé la thermophysique classique n'y sont parvenus, et c'est pourquoi un fait aussi gênant a été « oublié » pendant longtemps.

Et ce n'est qu'en 1968 qu'ils se sont « rappelés » grâce à l'écolier Erasto Mpembe de Tanzanie, loin de toute science. Alors qu'il étudiait à l'école d'art culinaire en 1963, Mpembe, 13 ans, se voit confier la tâche de fabriquer des glaces. Selon la technologie, il fallait faire bouillir le lait, y dissoudre le sucre, le refroidir à température ambiante, puis le mettre au réfrigérateur pour le congeler. Apparemment, Mpemba n’était pas un étudiant assidu et hésitait. Craignant de ne pas pouvoir arriver à la fin du cours, il a mis le lait encore chaud au réfrigérateur. À sa grande surprise, il a gelé encore plus tôt que le lait de ses camarades, préparé selon toutes les règles.

Lorsque Mpemba a partagé sa découverte avec son professeur de physique, il s'est moqué de lui devant toute la classe. Mpemba se souvient de l'insulte. Cinq ans plus tard, déjà étudiant à l'université de Dar es Salaam, il assiste à une conférence du célèbre physicien Denis G. Osborne. Après la conférence, il a posé une question au scientifique : « Si vous prenez deux récipients identiques contenant des quantités égales d’eau, l’un à 35 °C (95 °F) et l’autre à 100 °C (212 °F), et que vous les placez au congélateur, puis l'eau dans un récipient chaud gèlera plus rapidement. Pourquoi?" Vous pouvez imaginer la réaction d’un professeur britannique à une question d’un jeune homme de Godforsaken Tanzanie. Il s'est moqué de l'étudiant. Cependant, Mpemba était prêt à une telle réponse et a mis le scientifique au défi de faire un pari. Leur dispute s'est terminée par un test expérimental qui a confirmé que Mpemba avait raison et qu'Osborne était vaincu. Ainsi, l’apprenti cuisinier a inscrit son nom dans l’histoire des sciences, et ce phénomène est désormais appelé « effet Mpemba ». Il est impossible de l’écarter, de le déclarer « inexistant ». Le phénomène existe et, comme l’écrit le poète, « ça ne fait pas de mal ».

Les particules de poussière et les solutés sont-ils en cause ?

Au fil des années, nombreux sont ceux qui ont tenté de percer le mystère de l’eau gelée. De nombreuses explications ont été proposées à ce phénomène : évaporation, convection, influence de substances dissoutes - mais aucun de ces facteurs ne peut être considéré comme définitif. De nombreux scientifiques ont consacré leur vie entière à l’effet Mpemba. James Brownridge, membre du Département de radioprotection de l'Université d'État de New York, étudie le paradoxe pendant son temps libre depuis une décennie. Après avoir mené des centaines d’expériences, le scientifique affirme avoir la preuve de la « culpabilité » de l’hypothermie. Brownridge explique qu'à 0°C, l'eau ne devient que surfondue et commence à geler lorsque la température descend en dessous. Le point de congélation est régulé par les impuretés présentes dans l'eau : elles modifient le taux de formation des cristaux de glace. Les impuretés, telles que les particules de poussière, les bactéries et les sels dissous, ont une température de nucléation caractéristique lorsque les cristaux de glace se forment autour des centres de cristallisation. Lorsque plusieurs éléments sont présents à la fois dans l'eau, le point de congélation est déterminé par celui qui a la température de nucléation la plus élevée.

Pour l’expérience, Brownridge a prélevé deux échantillons d’eau de même température et les a placés au congélateur. Il a découvert que l'un des spécimens gelait toujours avant l'autre, probablement à cause d'une combinaison différente d'impuretés.

Brownridge affirme que l'eau chaude refroidit plus rapidement car il y a une plus grande différence entre la température de l'eau et celle du congélateur - cela l'aide à atteindre son point de congélation avant que l'eau froide n'atteigne son point de congélation naturel, qui est au moins 5°C inférieur.

Cependant, le raisonnement de Brownridge soulève de nombreuses questions. Par conséquent, ceux qui peuvent expliquer l'effet Mpemba à leur manière ont une chance de concourir pour mille livres sterling de la British Royal Society of Chemistry.

De nombreux facteurs influencent quelle eau gèle plus rapidement, chaude ou froide, mais la question elle-même semble un peu étrange. L'implication, et cela est connu de la physique, est que l'eau chaude a encore besoin de temps pour refroidir jusqu'à la température de l'eau froide comparée afin de se transformer en glace. Cette étape peut être sautée et, par conséquent, elle gagne à temps.

Mais la réponse à la question de savoir quelle eau gèle le plus rapidement - froide ou chaude - dehors par temps froid, est connue de tout habitant des latitudes septentrionales. En fait, scientifiquement, il s’avère que dans tous les cas, l’eau froide gèle tout simplement plus rapidement.

Le professeur de physique, à qui l'écolier Erasto Mpemba s'est adressé en 1963, a pensé la même chose en lui demandant d'expliquer pourquoi le mélange froid de la future glace met plus de temps à geler qu'un mélange similaire mais chaud.

"Ce n'est pas de la physique universelle, mais une sorte de physique Mpemba"

À cette époque, l'enseignant ne faisait que rire de cela, mais Deniss Osborne, professeur de physique, qui a visité la même école où Erasto étudiait, a confirmé expérimentalement la présence d'un tel effet, bien qu'il n'y ait alors aucune explication. En 1969, un article conjoint de ces deux personnes a été publié dans une revue scientifique populaire, décrivant cet effet particulier.

Depuis lors, d'ailleurs, la question de savoir quelle eau gèle le plus rapidement - chaude ou froide - a son propre nom - l'effet Mpemba, ou paradoxe.

La question se pose depuis longtemps

Naturellement, un tel phénomène s'est produit auparavant et a été mentionné dans les travaux d'autres scientifiques. Non seulement l'écolier s'est intéressé à cette question, mais René Descartes et même Aristote y ont aussi réfléchi à un moment donné.

Mais ils n’ont commencé à chercher des approches pour résoudre ce paradoxe qu’à la fin du XXe siècle.

Conditions pour qu’un paradoxe se produise

Comme pour la crème glacée, ce n’est pas seulement l’eau plate qui gèle pendant l’expérience. Certaines conditions doivent être réunies pour commencer à discuter quelle eau gèle le plus rapidement : froide ou chaude. Qu’est-ce qui influence le déroulement de ce processus ?

Aujourd’hui, au XXIe siècle, plusieurs options ont été avancées pour expliquer ce paradoxe. Le fait que l'eau gèle plus rapidement, chaude ou froide, peut dépendre du fait qu'elle a un taux d'évaporation plus élevé que l'eau froide. Ainsi, son volume diminue, et à mesure que le volume diminue, le temps de congélation devient plus court que si l'on prenait le même volume initial d'eau froide.

Cela fait un moment que vous n'avez pas dégivré le congélateur.

La question de savoir quelle eau gèle plus rapidement et pourquoi cela se produit peut être influencée par la couche de neige qui peut être présente dans le congélateur du réfrigérateur utilisé pour l'expérience. Si vous prenez deux récipients de volume identique, mais que l'un d'eux contient de l'eau chaude et l'autre froide, le récipient contenant de l'eau chaude fera fondre la neige en dessous, améliorant ainsi le contact du niveau thermique avec la paroi du réfrigérateur. Un récipient d’eau froide ne peut pas faire cela. S'il n'y a pas de revêtement de neige dans le compartiment réfrigérateur, l'eau froide devrait geler plus rapidement.

Haut - bas

De plus, le phénomène selon lequel l'eau gèle plus rapidement - chaude ou froide - s'explique comme suit. Suivant certaines lois, l'eau froide commence à geler à partir des couches supérieures, tandis que l'eau chaude fait le contraire : elle commence à geler de bas en haut. Il s'avère que l'eau froide, recouverte d'une couche froide avec de la glace déjà formée par endroits, aggrave ainsi les processus de convection et de rayonnement thermique, expliquant ainsi quelle eau gèle le plus rapidement - froide ou chaude. Des photos d'expériences amateurs sont jointes, et cela est clairement visible ici.

La chaleur s'éteint, se précipite vers le haut et rencontre là une couche très fraîche. Il n’y a pas de libre parcours pour le rayonnement thermique, le processus de refroidissement devient donc difficile. L’eau chaude n’a absolument aucun obstacle de ce type sur son chemin. Lequel gèle le plus rapidement : froid ou chaud, qu'est-ce qui détermine le résultat probable ? Vous pouvez élargir la réponse en disant que toute eau contient certaines substances dissoutes.

Les impuretés dans l'eau comme facteur influençant le résultat

Si vous ne trichez pas et utilisez de l'eau de même composition, où les concentrations de certaines substances sont identiques, alors l'eau froide devrait geler plus rapidement. Mais si une situation se produit où les éléments chimiques dissous ne sont présents que dans l'eau chaude et que l'eau froide n'en contient pas, alors l'eau chaude a la possibilité de geler plus tôt. Cela s'explique par le fait que les substances dissoutes dans l'eau créent des centres de cristallisation, et avec un petit nombre de ces centres, la transformation de l'eau à l'état solide est difficile. Il est même possible que l’eau soit surfondue, c’est-à-dire qu’à des températures inférieures à zéro, elle soit à l’état liquide.

Mais toutes ces versions, apparemment, ne convenaient pas complètement aux scientifiques et ils ont continué à travailler sur cette question. En 2013, une équipe de chercheurs de Singapour a déclaré avoir résolu un mystère séculaire.

Un groupe de scientifiques chinois affirme que le secret de cet effet réside dans la quantité d'énergie stockée entre les molécules d'eau dans ses liaisons, appelées liaisons hydrogène.

La réponse des scientifiques chinois

Ce qui suit est une information, pour comprendre laquelle vous devez avoir des connaissances en chimie afin de comprendre quelle eau gèle le plus rapidement - chaude ou froide. Comme on le sait, il est constitué de deux atomes de H (hydrogène) et d’un atome de O (oxygène), maintenus ensemble par des liaisons covalentes.

Mais les atomes d’hydrogène d’une molécule sont également attirés par les molécules voisines, par leur composant oxygène. Ces liaisons sont appelées liaisons hydrogène.

Il convient de rappeler que dans le même temps, les molécules d’eau ont un effet répulsif les unes sur les autres. Les scientifiques ont noté que lorsque l'eau est chauffée, la distance entre ses molécules augmente, ce qui est facilité par les forces répulsives. Il s’avère qu’en occupant la même distance entre les molécules à froid, on peut dire qu’elles s’étirent et qu’elles disposent d’une plus grande réserve d’énergie. C'est cette réserve d'énergie qui est libérée lorsque les molécules d'eau commencent à se rapprocher les unes des autres, c'est-à-dire qu'un refroidissement se produit. Il s'avère qu'une plus grande réserve d'énergie dans l'eau chaude et sa plus grande libération lors du refroidissement à des températures inférieures à zéro se produisent plus rapidement que dans l'eau froide, qui dispose d'une plus petite réserve d'énergie. Alors, quelle eau gèle le plus rapidement : froide ou chaude ? Dans la rue et en laboratoire, le paradoxe de Mpemba devrait se produire et l'eau chaude devrait se transformer plus rapidement en glace.

Mais la question reste ouverte

Il n'y a qu'une confirmation théorique de cette solution - tout cela est écrit dans de belles formules et semble plausible. Mais lorsque les données expérimentales selon lesquelles l'eau gèle plus rapidement - chaude ou froide - sont mises en pratique et que leurs résultats sont présentés, alors la question du paradoxe de Mpemba peut être considérée comme close.

Bonjour, chers amateurs de faits intéressants. Aujourd'hui, nous allons vous en parler. Mais je pense que la question posée dans le titre peut sembler tout simplement absurde - mais faut-il toujours se fier sans réserve au fameux « bon sens » et non à une expérience de test strictement établie. Essayons de comprendre pourquoi l'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide ?

Contexte historique

Que dans la question de l'eau froide et chaude glaciale, « tout n'est pas pur » a été mentionné dans les travaux d'Aristote, puis des notes similaires ont été faites par F. Bacon, R. Descartes et J. Black. Dans l’histoire récente, cet effet a reçu le nom de « Paradoxe de Mpemba » – du nom d’un écolier du Tanganyika, Erasto Mpemba, qui a posé la même question à un professeur de physique invité.

La question du garçon n’est pas née de nulle part, mais d’observations purement personnelles du processus de refroidissement des mélanges de glaces dans la cuisine. Bien sûr, les camarades de classe présents là-bas, ainsi que le professeur de l'école, ont fait rire Mpemba - cependant, après un test expérimental réalisé personnellement par le professeur D. Osborne, le désir de se moquer d'Erasto s'est « évaporé » d'eux. De plus, Mpemba, en collaboration avec un professeur, a publié une description détaillée de cet effet dans Physics Education en 1969 - et depuis lors, le nom mentionné ci-dessus a été fixé dans la littérature scientifique.

Quelle est l’essence du phénomène ?

Le montage de l'expérience est assez simple : toutes choses égales par ailleurs, on teste des récipients identiques à parois minces, contenant des quantités d'eau strictement égales, ne différant que par la température. Les récipients sont chargés dans le réfrigérateur, après quoi le temps nécessaire à la formation de glace dans chacun d'eux est enregistré. Le paradoxe est que dans un récipient contenant un liquide initialement plus chaud, cela se produit plus rapidement.


Comment la physique moderne explique-t-elle cela ?

Le paradoxe n'a pas d'explication universelle, puisque plusieurs processus parallèles se produisent ensemble, dont la contribution peut varier en fonction des conditions initiales spécifiques - mais avec un résultat uniforme :

  • la capacité d'un liquide à surfondre - initialement l'eau froide est plus sujette à l'hypothermie, c'est-à-dire reste liquide lorsque sa température est déjà inférieure au point de congélation
  • refroidissement accéléré - la vapeur de l'eau chaude est transformée en microcristaux de glace qui, en retombant, accélèrent le processus, fonctionnant comme un « échangeur de chaleur externe » supplémentaire
  • effet isolant - contrairement à l'eau chaude, l'eau froide gèle par le haut, ce qui entraîne une diminution du transfert de chaleur par convection et rayonnement

Il existe un certain nombre d'autres explications (la dernière fois que la British Royal Society of Chemistry a organisé un concours pour la meilleure hypothèse, c'était récemment, en 2012) - mais il n'existe toujours pas de théorie univoque pour tous les cas de combinaisons de conditions d'entrée...