El efecto Mpemba: ¿el agua caliente se congela antes?

¿El agua caliente se congela antes que la fría? Suena a broma de física de instituto, algo que tu profesor rebatiría en dos segundos con cara de «no insistas». Pues resulta que un adolescente tanzano hizo exactamente esa pregunta en 1963 y su profesor le dijo que era imposible. Sesenta años después, los físicos todavía están discutiendo quién tenía razón sobre el ahora célebre efecto Mpemba.

Cómo nació el efecto Mpemba: un adolescente contra su profesor

La historia empieza en una clase de cocina, no de física. Erasto Mpemba, estudiante de secundaria en Tanzania, estaba preparando helado casero: había que hervir leche con azúcar y luego meterla en el congelador para que cuajara. Como el congelador de la escuela tenía poco sitio, Mpemba decidió meter su mezcla todavía caliente en lugar de esperar a que se enfriara, algo que sus compañeros consideraban una temeridad. Para su sorpresa, su helado estaba listo antes que el de los demás, que habían partido de una mezcla ya fría. El helado, por cierto, también tiene fama de jugar malas pasadas al cerebro: si alguna vez has sentido un pinchazo de dolor por comer demasiado rápido, ese fenómeno se llama brain freeze.

Cuando le preguntó a su profesor por qué había pasado eso, la respuesta fue un «eso no puede ser» sin más explicación. Sin embargo, los vendedores ambulantes de helado del pueblo ya lo sabían por experiencia: el líquido caliente, en ciertas condiciones, gana la carrera al congelador. Años después, Mpemba conoció al físico Denis Osborne, que tomó en serio la pregunta, la puso a prueba en el laboratorio y en 1969 publicaron juntos un artículo científico. El fenómeno se bautizó como efecto Mpemba. Aun así, para más inri, ya lo había mencionado Aristóteles 2.300 años antes, en el 350 a.C., al observar que el agua «previamente calentada» se enfriaba antes.

Cuatro sospechosos (y ningún culpable claro)

Lo interesante es que nadie se pone de acuerdo del todo sobre por qué ocurre, aunque hay varios sospechosos habituales que probablemente actúan a la vez:

• Evaporación: el agua caliente pierde parte de su masa en forma de vapor, así que queda menos líquido por enfriar.
• Convección: el agua caliente genera corrientes internas más fuertes que remueven el líquido y reparten el calor de forma más eficiente hacia las paredes frías del recipiente.
• Gases disueltos: hervir el agua expulsa buena parte del aire disuelto en ella, y menos gas disuelto parece facilitar que se forme hielo antes.
• Superenfriamiento: el agua fría, paradójicamente, puede «retrasar» el momento exacto en que empieza a formarse hielo sólido, quedándose líquida por debajo de los 0 °C durante un rato, mientras que el agua que partió de caliente tiende a cristalizar antes.

El problema es que estos cuatro factores no siempre aparecen juntos ni con la misma intensidad. Todo depende del recipiente, de si hay tapa, de la cantidad de agua, de la temperatura del congelador e incluso de dónde se coloca el termómetro para medir. Por eso, algunos experimentos confirman el efecto y otros, en condiciones aparentemente idénticas, no consiguen reproducirlo en absoluto.

La ciencia no ha dicho la última palabra

De hecho, en 2016 un equipo de investigadores publicó en Scientific Reports un estudio muy citado que ponía en duda que el efecto fuera real en las condiciones típicas de cocina. Ese trabajo atribuía muchas observaciones anteriores a errores de medición. Aun así, la polémica sigue viva. Estudios más recientes, con congeladores que incorporan agentes que facilitan la nucleación del hielo, sí logran reproducir el efecto de forma consistente cuando la diferencia inicial de temperatura es grande.

Y aquí viene el giro que nadie esperaba: en 2024, varios equipos de física cuántica observaron un «efecto Mpemba cuántico» en sistemas completamente distintos al agua, como iones atrapados y espines magnéticos. En ellos, un sistema que parte más lejos del equilibrio puede, contra toda intuición, alcanzarlo antes que uno que empezaba más cerca. Lo que arrancó como la curiosidad de un chaval haciendo helado se ha convertido en una vía activa de investigación en termodinámica fuera del equilibrio, mucho más allá de la nevera de casa.

Así que la próxima vez que alguien te diga muy seguro que «eso es imposible», recuerda a Mpemba: a veces el que hace la pregunta incómoda termina teniendo su propio efecto físico bautizado con su nombre.