Mpemba-Effekt Kochendes Wasser gefriert schneller als kaltes

Der Mpemba-Effekt ist paradox: Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes. Das lädt zu Experimentierfreude ein - in diesen Tagen insbesondere im eiskalten Chicago. Aber wie kommt es überhaupt zu diesem Effekt?

Mann schleudert in Winterlanschaft Wasser in die Luft, dass im Flug gefriert.
Bildrechte: ARD/Markus Sambale

Unzählige Videos im Netz zeigen das physikalische Phänomen: Jemand schleudert einen Topf kochendes Wasser in die Luft. Die Wassertropfen gefrieren sofort und ergeben einen Eisregen, der aussieht wie ein weißes Feuerwerk, wie hier unser ARD-Moskau Korrespondent Markus Sambale vorführt. Das Paradoxe: Mit kaltem Wasser funktioniert das nicht.

Wissenschaftler sprechen vom sogenannten Mpemba-Effekt: Warmes Wasser gefriert schneller als kaltes.

Den Effekt gibt es, der ist auch mehrfach nachgewiesen worden. Eigentlich auch schon von Größen, wie Aristoteles vor langer langer Zeit.

Ralf Ludwig, Professor für theoretische und physikalische Chemie an der Uni Rostock

Das Problem: Bis heute konnte man noch nicht eindeutig erklären, warum warmes Wasser schneller gefriert. An Theorien dagegen mangelt es nicht. Eine zum Beispiel ist die Verdampfungstheorie. Die besagt: Auch wenn man gleich viel kaltes und heißes Wasser nimmt, beim heißen wird ein Teil verdunsten. Das reduziert die Menge und kleinere Mengen gefrieren schneller. Da der Mpemba-Effekt aber auch mit Deckel funktioniert, findet Physiker Ralf Ludwig eine andere Theorie plausibler: "Der wichtigste Aspekt ist glaube ich der, dass man Wasser unterkühlen kann, das heißt, es gefriert nicht sofort bei 0° Celsius, sondern man kann es unterkühlen."

Deshalb gefrieren Getränkeflaschen im Auto nicht

Ein Prozess, den jene kennen, die gerne im Winter Getränkeflaschen im Auto liegen lassen. Bei der nächsten Fahrt ist die Temperatur im Wagen deutlich unter null, das Wasser aber trotzdem flüssig. Der Grund: Ob Wasser gefriert, hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch von kleinen Keimen im Wasser, an denen sich Frostkristalle bilden. Die Theorie besagt: Heißes Wasser hätte mehr Keime und gefriert deshalb tatsächlich bei null Grad. Kaltes Wasser dagegen hat weniger solche Keime und kristallisiert deshalb erst, wenn es noch kälter ist. Ob das aber tatsächlich stimmt, ist noch nicht bewiesen.

Ein zweiter Aspekt: Das Temperaturgefälle beim Abkühlen. Das ist deutlich stärker bei heißem Wasser, denn außen wird der Becher zwar schnell kalt. Innen aber bleibt der Kern noch warm. Dieser Temperaturunterschied regt Wassermoleküle an sich zu bewegen und Kälte auszutauschen. "Und das heißt, man hat unterschiedlich schnellen Transport der Wassermoleküle und das kann auch diesen Effekt zusätzlich unterstützen", sagt Ludwig.

Bisher aber auch nur eine Theorie. Eines weiß man aber sicher über den Mpemba Effekt: Nämlich wo der Name herkommt: So heißt ein Junge aus Tansania, der regelmäßig Eis selber machte. Eines Tages konnte er es nicht abwarten und stellte die noch heiße Eis-Mischung in den Kühlschrank. Das Ergebnis: Das Eis war schneller fertig.

Über das Thema berichtete MDR Aktuell im Radio | 13.01.2017 | 10:20

Zuletzt aktualisiert: 01. Februar 2019, 15:36 Uhr