Warum warmes Wasser schneller gefriert

Warmes Wasser gefriert mitunter rascher als kaltes. Eine schlüssige Erklärung für diesen verblüffenden Effekt glaubt ein amerikanischer Physiker gefunden zu haben. Des Rätsels Lösung liegt demnach in gelösten Mineralien, die den Gefrierpunkt des Wassers senken, durch Erwärmen jedoch daraus entfernt werden.

Bereits der griechische Philosoph Aristoteles habe um das Phänomen gewusst, so Jonathan Katz von der Washington University. Der modernen Wissenschaft sei es erst wieder durch die Eiscreme-Experimente eines tansanischen Schülers ins Gedächtnis gerufen worden. Dieser habe seinen Lehrern gegenüber “mit bewundernswerter Hartnäckigkeit auf dem Vorrang empirischer Fakten vor theoretischen Erwägungen” bestanden.

Der nach seinem Wiederentdecker benannte Mpemba-Effekt erklärt sich vor allem durch im Wasser gelöste Mineralsalze, postuliert Katz in einem online zur Diskussion gestellten Artikel. Diese Salze, insbesondere Calcium-Bicarbonat, machen die “Härte” des Wassers aus und stehen im chemischen Gleichgewicht mit dem entsprechenden Carbonat, Kohlendioxid und Wasser. Beim Erhitzen wird das Kohlendioxid ausgetrieben, sodass das Carbonat als Kesselstein ausfällt. Da nun weniger gelöste Mineralstoffe die Eisbildung stören, steigt der Gefrierpunkt des Wassers und nähert sich dem reinen Wassers an.

Verstärkt wird dieser Effekt, indem beim Wachsen der Wassereiskristalle die gelösten Mineralien in der verbliebenen Flüssigkeit aufkonzentriert werden. Die Gefrierpunktserniedrigung in nicht erhitztem Wasser reduziere zudem die Temperaturdifferenz und damit den Wärmefluss zwischen Flüssigkeit und bereits bestehendem Eis, so Katz gegenüber dem Magazin “New Scientist”. Der Physiker schätzt, dass Wasser mit einer Calciumkonzentration von fünf Millimol pro Liter (entsprechend 67 parts per million) etwa 10 Prozent langsamer gefriert als durch Erhitzen entsalztes Wasser.

Forschung: Jonathan I. Katz, Department of Physics und McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University, St. Louis

Preprint physics/0604224

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New Scientist
Homepage Jonathan Katz
Can Hot Water Freeze Faster than Cold Water?
Wasserhärte

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