Cómo hacer hielo más rápido usando agua caliente

Cómo lo leéis, el agua caliente se congela más rápido que la fría y por si acaso pensáis que os estoy tomando el pelo, nos hemos puesto a hacer cubitos de hielo para que veáis que es verdad y que solo es un capricho de la ciencia, nada de magia ni brujería.

Este fenómeno tan curioso que se conoce como efecto Mpemba o paradoja de Mpemba en honor a  Erasto B. Mpemba, que lo observó por primera vez en una escuela de Tanzania, en 1963, después de notar durante las clases de cocina que la mezcla caliente para los helados se congelaba antes que la que se introducía en el congelador a temperatura ambiente.

Aunque el fenómeno parezca que va en contra de las leyes de la Termodinámica y, sobre todo, del sentido común, lo cierto es que es un hecho observable que, en determinados rangos de temperaturas, el agua más caliente se congela más rápidamente que la que está a menos temperatura. Por ejemplo, no podemos hacer hielo con agua caliente más rápido si nuestra agua “caliente” está a 25ºC y la fría está a 2ºC, en este caso el agua fría se congelará antes. Pero si la diferencia de temperaturas es más grande y nos movemos a temperaturas más altas (25ºC y 80ºC, por ejemplo), sí se observa que la más caliente se congela más rápido.

Cómo hacer hielo más rápido usando agua caliente

Como el movimiento se demuestra andando y el experimento era fácil y barato de realizar, nos hemos llenado una jarra con agua del grifo y nos hemos puesto a hacer cubitos de hielo.

Agua fría

Por un lado, tenemos agua a temperatura ambiente que, según indica el termómetro era de 18.9ºC

Cubitera agua fría

Y llenamos con ella la cubitera azul para saber en todo momento que esa es la cubitera con cubitos de agua tal cual sale del grifo.

Agua caliente

Por otro lado, tenemos agua que hemos calentado en un cazo sin que llegue a hervir y al echarla en la misma jarra el termómetro marca 73.5ºC.

Cubiteras

Y con el agua caliente llenamos una cubitera idéntica, pero de otro color para poder saber en todo momento qué hielos están hechos con cada agua.

Congelador

Y ahora al congelador a esperar a ver qué sucede…

1 hora después

Una hora más tarde, en las cavidades de la cubitera azul se ha formado una película de hielo de menos de 1 mm, en cambio en la naranja la cubierta de hielo es de casi 3 mm y también se ha formado hielo en el fondo.

temperatura agua

La temperatura en el agua de la cubitera azul en este momento es de 3ºC.

Temperatura del agua

En cambio, la temperatura del agua que queda en la cubitera naranja, que inicialmente superaba en más de 50ºC a la del agua de la cubitera azul ahora es de tan solo 1ºC. Es decir, en 1 hora, el agua en la cubitera azul ha descendido 16ºC y casi no se ha formado hielo, y en la cubitera naranja el agua ha descendido más de 70ºC y el volumen de hielo es mayor.

Hielo a las 2 horas

Pasadas dos horas, en la cubitera azul se ha formado más hielo en la superficie pero todavía se rompen los cubitos si intentamos sacarlos y hubo que esperar una hora y media más para tenerlos listos.

Hielo a las 2 horas

En cambio, en la cubitera naranja sucede algo muy distinto, no solo se forma hielo en la superficie, sino que la capa crece de manera uniforme desde el fondo y desde las paredes, así que pasadas las dos horas, los cubitos ya se pueden sacar y, aunque el centro está todavía líquido, en media hora más los cubitos estaban listos para usar.

Hielo con agua caliente

Finalmente, una vez que se han congelado los cubitos de ambas cubiteras, aparte de la diferencia en la velocidad de congelación, también se observa un efecto curioso y es que los cubitos hechos con agua fría quedan turbios y blanquecinos, en cambio los que se han hecho con el agua caliente, quedan mucho más cristalinos. No completamente transparentes, que eso ya os lo explicaremos en otra ocasión, pero sí mucho menos turbios tal como se puede apreciar en la foto de portada y en la superior en la que a la izquierda están los cubitos de la cubitera azul -agua fría- y a la derecha los de la cubitera naranja -agua caliente-.

No os voy a aburrir contándoos las teorías físicas de por qué se produce este fenómeno, pero invito a mis compañeros de Medciencia a que nos hablen con más detalle del asunto, porque hasta ha habido concursos científicos para buscar explicación a este hecho tan curioso.

Así que ya sabéis, si queréis hacer hielo más rápido, llenad las cubiteras con agua caliente.