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Heißes Wasser friert schneller als kaltes#

Sonntagsunterhaltung von H. Maurer

Wissenschaftler nennen es den Mpemba-Effekt: Warmes Wasser gefriert schneller als kaltes.

Ralf Ludwig, Professor für theoretische und physikalische Chemie an der Uni Rostock, meint dazu: Den Effekt gibt es, der ist auch mehrfach nachgewiesen worden. Eigentlich auch schon von Größen, wie Aristoteles, vor langer langer Zeit. Bis heute konnte man aber noch nicht eindeutig erklären, warum heißes Wasser schneller gefriert.

Es gibt viele Erklärungsversuche, keiner ist wirklich nachvollziehbar schlüssig:

  • Die Verdampfungstheorie: 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.
  • Die Unterkühlungstheorie: Wasser kann man unterkühlen, das heißt, es muss nicht sofort bei 0° Celsius frieren, sondern erst wenn es noch kälter ist, "wenn man es in Ruhe lässt"
  • Die Keimtheorie: Wasser braucht zum Gefrieren Keime (Verunreinigungen) um die es zu Eis wird. Heißes Wasser soll mehr Keime haben und gefriert deshalb tatsächlich bei null Grad; kaltes Wasser hat weniger Keime und kristallisiert deshalb erst (machmal) unter Null Grad
  • Die Bindungstheorie und warum der Effekt so heißt, wird nett in der Welt erklärt

Sorgen haben die Leut'. Immerhin hab ich was gelernt: Wann immer ich künftig schnell Wasser einfrieren möchte, mach ich es vorher heiß.

Hinzufügen möchte ich das in den Physikbüchern oft vergessene Kaliarochne-Theorem ("Theorem vom Fliegenden Start", Entdecker Graf Ernst Erich Emil v. Scheuchengast, *1851 in Baden b. Wien): Heißes Wasser kühlt schneller ab als kaltes, weil das Energiedifferenzniveau heißen Wassers gegenüber der (kühleren - sonst gibt es kein Abkühlen) Umgebungstemperatur höher ist als die kälteren Wassers. Das heiße Wasser nimmt daher beim Abkühlen sozusagen einen Anlauf (daher der Name "Fliegender Start"), das Abkühlen kommt schneller in Fahrt und behält das höhere Abkühltempo (repräsentiert durch die Ableitung der Delta-Funktion bei genügend kleiner Epsilonumgebung der Wassermoleküldistanzen) dabei schneller gegen Null konvergiert. Dieser Schwung setzt sich auch unterhalb des Gefrierpunktes fort - daher das raschere Gefrieren heißen Wassers.

-- Lechner Peter, Sonntag, 30. April 2017, 16:56