Steht man vor einer Schüssel mit lauwarmem Wasser und einer mit heißem Wasser und wird gefragt, welches Wasser schneller gefriert, wenn man die beiden Schüsseln ins Eisfach stellt, würde man sich wahrscheinlich zunächst einmal sehr verwundert über die vermeintlich simple Frage zeigen. Hat man sich dann wieder gefangen, würden viele wohl ziemlich selbstsicher sagen, dass natürlich das lauwarme Wasser zuerst gefriert. Das Kuriose an der Sache: So natürlich ist das gar nicht. Unter bestimmten Bedingungen gefriert das heiße Wasser nämlich tatsächlich schneller als das kältere.
Verantwortlich für dieses Paradoxon ist der sogenannte "Mpemba-Effekt". Bereits Aristoteles hatte seinerzeit Bekanntschaft mit diesem Phänomen gemacht. Auch den Philosophen und Wissenschaftlern Bacon und Descartes "lief" dieser Effekt über den Weg, einen wirklichen Reim darauf konnten sie sich allerdings nicht machen und so geriet diese wissenschaftliche Frage mehr oder weniger wieder in Vergessenheit. Erst 1963 entdeckte Erasto B. Mpemba aus Tansania (damals noch Schüler) beim Versuch, Speiseeis herzustellen, diesen schließlich nach ihm benannten Effekt wieder.
Bis heute ist sich die Wissenschaft uneinig über die genaue Ursache des Mpemba-Effekts, was sich in einer Vielzahl an Theorien über diesen Sachverhalt widerspiegelt. Bei der wohl verbreitetsten Theorie liegt der Fokus auf der Verdunstung. Diese ist bei heißem Wasser stärker als bei kaltem, da dem heißen Wasser grob gesagt mehr Energie für die Verdunstung zur Verfügung steht als dem kalten. Bei gleicher Ausgangsmenge und Umgebungstemperatur (logischerweise unter 0 Grad) ist also bei Erreichen des Gefrierpunkts die Menge des anfangs heißen Wassers kleiner als die des nicht erhitzten Wassers. Da eine geringere Wassermenge weniger Wärme speichern kann als eine größere Wassermenge, gefriert diese geringere Menge auch schneller als die vergleichsweise größere und ursprünglich kältere.
Eine weitere Theorie besagt, dass im Wasser gelöste Salze dafür verantwortlich sind. Beginnt Wasser zu gefrieren, erhöht sich der Salzgehalt der noch flüssigen Wassermenge, wodurch der Gefrierpunkt des Wassers gesenkt wird (ähnlich wie beim Salzen der Straßen im Winter). Bei heißem Wasser fallen die Salze dagegen aus, d.h. sie setzen sich ab und verlieren dadurch ihren hinderlichen Einfluss auf den Gefrierprozess.
Weitgehend einig ist sich die Wissenschaft hingegen, dass das Eintreten des Mpemba-Effekts u.a. stark von der verwendeten Menge, Oberfläche sowie der ursprünglichen Temperatur des Wassers und der Umgebungstemperatur abhängt. Einen großartig sinnvollen, praktischen Nutzen des Mpemba-Effekts sieht sie allerdings nicht - auch nicht bei der Speiseeisproduktion. Naja, so lang das Eis schmeckt ... ;-)
Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 23.04.2020
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