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  • Abril 2013Nº 439
Cartas de los lectores

Termodinámica

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Cartas de los lectores: Efecto Mpemba

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En las distintas explicaciones sobre los motivos por los que el agua caliente se congela antes que la fría [«Golpe frío al calor», por J.-M. Courty y É. Kierlik; INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, octubre de 2012] no recuerdo haber visto ninguna que considerase el papel de los puentes de hidrógeno. El agua caliente posee menos de estos enlaces, por lo que sus moléculas serían «piezas de puzle» más fáciles de ensamblar que las del agua fría. En esta última, los puentes de hidrógeno dificultarían que las moléculas encajasen durante la formación de los cristales de hielo.

Alberto Bellido de la Cruz
Málaga

RESPONDE KIERLIK: La pregunta de nuestro lector se basa en la posibilidad de interpretar el efecto Mpemba en términos de la estructura del agua líquida. Dicha explicación ha sido propuesta por D. Auerbach («Supercooling and the Mpemba effect», American Journal of Physics, vol. 63, núm. 10, 1995) y por M. Chaplin (www.lsbu.ac.uk/water/abstrct.html).

La estructura del agua varía de manera considerable con la temperatura. Justo por encima de los 0oC, sus moléculas se hallan fuertemente ligadas por puentes de hidrógeno y forman agregados icosaédricos difícilmente compatibles con la estructura del hielo ordinario. A medida que la temperatura aumenta, los puentes de hidrógeno se debilitan por efecto de la agitación térmica. Una consecuencia sería que el sobreenfriamiento del agua (la persistencia de la fase líquida a temperaturas inferiores a 0ºC) resultaría menor cuando el proceso se inicia con agua caliente, por lo que esta se convertiría en hielo a una temperatura más elevada que el agua fría (aunque siempre inferior a 0ºC) y así se explicaría que congelase antes. M. Balážovic y B. Tomášik resumen esta y otras posibilidades en «The Mpemba effect, Shechtman's quasicrystals and student exploration activities», Physics Education, vol. 47, 2012.

Nos mostramos poco convencidos por semejante interpretación. Esta no toma en cuenta que el enfriamiento del agua corresponde a un proceso lento. En un congelador ordinario, un litro de agua fría tarda horas en convertirse en hielo. Resulta difícil creer que en ese tiempo las moléculas no puedan reorganizarse, establecer puentes de hidrógeno y formar los agregados icosaédricos mencionados. (Como referencia, para obtener agua vítrea —sólida pero de estructura amorfa— a partir de agua líquida, se requieren velocidades de enfriamiento del orden de 105 kelvin por segundo.) No hay razón para pensar que, en torno a los 0ºC, el agua que comenzó el proceso a mayor temperatura deba exhibir una estructura diferente de la que lo hizo estando fría. Hemos de confesarlo: para nosotros, el efecto Mpemba continúa siendo un misterio.

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