Physik

Gefriert warmes Wasser tatsächlich schneller als kaltes?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

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In dieser Allgemeinheit kann man das nicht sagen, aber unter bestimmten Bedingungen kann es tatsächlich passieren: Man hat ein Gefäß mit warmem Wasser und ein Gefäß mit der gleichen Menge kälteren Wassers, stellt das im Winter auf die Terrasse und siehe da: Das Wasser, das am Anfang wärmer war, gefriert schneller.

Das klingt verwirrend, weil man ja denkt: Dem warmen Wasser muss doch mehr Energie entzogen werden, es hat auf dem Weg zum Gefrierpunkt sozusagen einen längeren Weg vor sich als das kalte. Wie kann das sein?

Der wichtigste Effekt ist die Verdunstung

Wenn wir ein Glas mit kaltem Wasser und eins mit warmem Wasser ins Kalte stellen, sieht man über dem warmen viel mehr Dampf als über dem kalten. Also noch mal die Situation: Man hat zwei Gefäße, eins mit wärmerem und eins mit kälterem Wasser. Wenn die auf der Terrasse stehen, ist nach einer Weile aus dem warmen Gefäß mehr Wasser verdampft als aus dem kalten.

Das heißt, wir haben nach einer Weile immer noch zwei Gefäße, nur dass vom warmen Wasser weniger übrig ist. Wenn aber vom warmen Wasser weniger übrig ist, ist damit ja auch weniger Wasser da, das abgekühlt werden muss. Folglich geht das schneller. Auf diese Weise kann sozusagen das warme Wasser das kalte Wasser beim Abkühlen "überholen".

Mpemba-Effekt wird bei der Herstellung von Speiseeis eingesetzt

Es gibt noch ein paar andere Effekte, die da mit reinspielen können, die Verdunstung ist aber der wichtigste. Man sieht aber auch: Es hängt an den Ausgangsbedingungen. Es kommt also darauf an, bei welchen Temperaturen der Versuch startet, wie viel Wasser in den Gefäßen ist, wie groß die Verdunstungsfläche im Verhältnis zum Volumen ist, wie groß die Außentemperatur ist. Es sind nur ganz spezielle Bedingungen, bei denen dieser Effekt eintritt.

Dieser Effekt heißt übrigens Mpemba-Effekt – benannt nach dem tansanischen Wissenschaftler Erasto Mpemba, der den Effekt 1963 entdeckt und bei der Herstellung von Speiseeis eingesetzt hat.

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