Sabrina Del Fico Le temperature estreme di queste settimane ci portano alla scoperta di un fenomeno fisico affascinante e misterioso: l'effetto Mpemba. Vediamo meglio di cosa sti tratta
In questi giorni gli Stati Uniti sono stretti della morsa del gelo, che sta portando le temperature ben al di sotto dello zero. Questo sta provocando enormi disagi alla viabilità, al lavoro di molte persone, allo svolgimento di quotidianità normale.
Ma questo freddo inaspettato e così estremo ha anche una conseguenza piacevole e divertente, per bambini e per adulti, poiché permette di osservare da vicino un fenomeno fisico molto curioso che pochi conoscono: l’effetto Mpemba.
Su TikTok spopolano video in cui le persone escono in strada e lanciano in aria caraffe di acqua bollente, che subito si trasformano in incredibili sculture ghiacciate: vediamo meglio cosa c’è dietro questo fenomeno così affascinante.
@visit Throwing boiling water into the freezing air to see the spectacular result. When hot water is thrown into freezing air, it appears to turn into big white cloud. This is because the hot water is quickly condensing into water droplets and turning into steam, rather than freezing. This phenomenon is more likely to occur at temperatures around -14 F and below, and is more impressive in colder weather. The steam from the hot water has a large surface area to emit from and may condense and form ice and snow particles that fall back to the ground. How cool is this? ❄️ 📍Yukon, Canada 🇨🇦 Ig: @danimarielister
La scoperta del curioso fenomeno
Sappiamo tutti che l’acqua congela a 0 °C in condizioni normali, ma la domanda su quanto tempo ci mette a congelarsi sembra più complessa di quanto si pensi.
Potremmo ipotizzare che l’acqua fredda, più vicina allo 0, impieghi meno tempo di quella calda per congelare, e invece accade esattamente il contrario: più l’acqua è calda (o addirittura bollente) e più è veloce il suo processo di congelamento.
Questo fenomeno, descritto già da Aristotele, è diventato oggetto di studio scientifico solo negli anni ‘60 del secolo scorso e prende il suo nome da Erasto Mpemba, uno studente delle scuole medie in Tanzania.
Durante una lezione di cucina a scuola. Erasto aveva notato che il suo composto bollente messo nel congelatore si solidificava più velocemente rispetto a quello dei suoi compagni, che lo avevano lasciato raffreddare a temperatura ambiente, e si chiese il perché di questo.
Il fenomeno fu poi osservato e indagato dal fisico Denis Osborne dell’Università di Dar es Salaam che, nel 1969, pubblicò insieme al giovanissimo osservatore un articolo scientifico intitolato “Cool?” (un doppio senso fra “fresco”, ma anche “divertente, interessante) sulla rivista Physics Education.
@following.to.10.k
Perché esiste l’effetto Mpemba?
Aver conosciuto e osservato questo fenomeno non significa averne scoperto i meccanismi di funzionamento – ed ecco che ancora oggi l’effetto Mpemba rimane un mistero per la comunità scientifica.
Attualmente ci sono diverse teorie possibili che possono spiegare il fenomeno. Eccole:
- Evaporazione: l’acqua calda tende ad evaporare più rapidamente, riducendo la quantità complessiva nel contenitore e accelerando il processo di congelamento
- Trasferimento di calore: l’evaporazione è un processo che sottrae calore dalla massa d’acqua, abbreviando il tempo necessario per il congelamento
- Convezione: le correnti convettive più veloci nell’acqua calda favoriscono uno scambio di calore più efficiente con l’ambiente, contribuendo a un congelamento più celere
- Isolamento termico: le correnti convettive nell’acqua calda rendono meno probabile la formazione di uno strato gelato in superficie, isolando termicamente il resto del liquido
- Sopraffusione: l’acqua calda, grazie a correnti convettive e minore presenza di impurità, è meno suscettibile alla sopraffusione, un fenomeno che rallenta il congelamento.
- Presenza di legami a idrogeno: una teoria più complessa coinvolge i legami a idrogeno nell’acqua liquida, i quali, in virtù delle loro variazioni di temperatura, potrebbero influenzare il tempo di congelamento.
@pand6ra_ Boiling hot water in the air at -52 degrees fahrenheit 😱 Via @weather_mandan #shorts #tiktok #fyp #amazing #viral #alaska #snowlife #coldlife
Al di là di quale che sia la spiegazione scientifica dietro il fenomeno, l’effetto Mpemba resta un affascinante gioco da fare quando la temperatura fuori si fa troppo rigida.
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Fonte: Physics Education
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