Questo effetto è noto come effetto Mpemba dal nome di uno scolaro della Iringa School in Tanzania, che osservò come un gelato congela più rapidamente se viene prima riscaldato. La chiave per comprendere l'effetto è il fenomeno del sovraraffreddamento e cioè il raffreddamento di un liquido al di sotto del suo punto di congelamento senza che il congelamento abbia luogo.

Questo è avviene per la mancanza di particelle solide attorno alle quali possano formarsi i cristalli (nucleazione). La spiegazione più accreditata dell'effetto Mpemba è che il grado di sovraraffreddamento è maggiore nell'acqua inizialmente più fredda che nell'acqua inizialmente più calda. L'acqua inizialmente più calda inizia a congelare a una temperatura maggiore (è meno sovraraffreddata) ma una parte minore del ghiaccio apparentemente congelato è solido e vi è una considerevole quantità di acqua liquida intrappolata nel ghiaccio.

L'acqua inizialmente più fredda congela ad una temperatura minore in una maggiore quantità di ghiaccio solido con meno acqua liquida inclusa; la temperatura minore consente una nucleazione più intensa e una crescita più rapida dei cristalli. Se la temperatura di congelamento è tenuta attorno a –6°C allora l'acqua inizialmente calda inizia a congelarsi prima. A mano a mano che il congelamento prosegue, l'acqua inizialmente fredda congela completamente in ghiaccio solido sempre prima del completo congelamento dell'acqua inizialmente calda. L'intervallo di tempo nel quale coesistono la fase liquida e la fase solida inizia prima per l'acqua inizialmente calda ma termina dopo l'istante nel quale l'acqua inizialmente fredda si è completamente trasformata in ghiaccio. In ogni caso il tempo che impiega l'acqua inizialmente fredda a trasformarsi completamente in ghiaccio è più breve di quello che impiega l'acqua inizialmente calda a diventare tutta ghiaccio solido.

Un sito in rete che fornisce numerose informazioni sulle proprietà dell'acqua è

http://www.lsbu.ac.uk/water .

Un articolo che descrive misure del sovraffreddamento dell'acqua è

Supercooling and the Mpemba effect: When hot water freezes quicker then cold, David Auerbach, American Journal of Physics Vol.63,pg.882-885 (1995).

Un testo divulgativo sull'acqua è H20 una biografia dell'acqua, R.Ball Rizzoli (2000).