Wasser, Eis und der Mpemba-Effekt
Eine der einfachsten, aber zugleich wichtigsten chemischen Verbindungen – Wasser – zeigt aufgrund ihrer Molekülstruktur und Bindungsverhältnisse besondere Eigenschaften. Doch noch immer geben manche physikalischen Verhaltensweisen dieser Substanz Rätsel auf.
Berichte über dieses scheinbar paradoxe Phänomen tauchen immer wieder auf und lassen sich selbst über die Jahrhunderte hinweg zurückverfolgen. Bekannte Philosophen und Wegbereiter der modernen Naturwissenschaften haben sich damit befaßt, so etwa der Grieche Aristoteles (384 bis 322 vor Christus), der Engländer Francis Bacon (1561 bis 1626) und dessen französischer Zeitgenosse René Descartes (1596 bis 1650).
Um das schnellere Gefrieren des heißen Wassers zu begründen, werden zunächst zwei physikalische Effekte herangezogen. Zum einen verdampfe von der heißen Flüssigkeit ein größerer Anteil als von der kalten, so daß weniger Wasser zurückbleibe, das bis zum Gefrierpunkt abkühlen muß. Zum anderen taue das heiße Gefäß den gefrorenen Schnee, in den es gestellt wurde, teilweise auf; beim Wiedergefrieren der Schmelze werde dann dem Gefäß – und somit auch seinem Inhalt – durch den besseren Wärmekontakt mit der kalten Umgebung weitaus effizienter Energie entzogen.
Das vielzitierte, aber offenbar nur von wenigen untersuchte Phänomen schien sich damit auf ziemlich einfache Weise wissenschaftlich erklären zu lassen – bis Mpemba kam.
Erste systematische Untersuchungen
In den sechziger Jahren hatte Erasto Mpemba, ein junger Schüler in Tansania, herausgefunden, daß er schneller als seine Freunde Eiskrem bereiten konnte, indem er die flüssige Mischung erhitzte, bevor er sie in den Gefrierschrank stellte. Als er seinem Lehrer von dieser Beobachtung erzählte, machte er sich zum Gespött der ganzen Klasse, und fortan waren alle irrigen Ansichten als "Mpemba-Physik" verschrieen.
Doch der Junge ließ sich nicht entmutigen und führte heimlich Experimente durch. Um die erwähnten Effekte auszuschließen, deckte er das Gefäß zu und stel


Dr. Auerbach studierte an den Universitäten Witwatersrand (Südafrika) und Göttingen Physik und war von 1981 bis 1995 Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Strömungsforschung in Göttingen.
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