Como fazer gelo rapidamente? – Efeito Mpemba!
Autor: PIBID DE BIOLOGIA | Publicado: 2011-09-26T07:49:00-07:00


Colocam-se dois recipientes iguais (de preferência transparentes) com a  mesma quantidade de água no congelador. Um com água fria outro com água  quente (40 ou 50ºC). O recipiente que contém água quente congela  primeiro!

O Efeito Mpemba!
Numa escola na Tanzânia em 1969, um aluno de nome Erasto Mpemba e um colega,  devido a um trabalho escolar, estavam a fazer gelado. Como estavam com  pressa Mpemba colocou a sua mistura no congelador sem a deixar arrefecer  e o seu colega nem sequer a chegou a aquecer a dele. Ao contrário do  que seria de esperar o gelado de Mpemba solidificou em primeiro lugar.
O facto despertou a curiosidade do rapaz que o comunicou aos seus  professores, que a principio estavam relutantes em aceitar a ideia. No  entanto o fenómeno foi confirmado e publicado. A partir daí passou a ser  conhecido como Efeito Mpemba! Este efeito explica porque é que nos  países e regiões frios os canos de água quente congelam primeiro que os  de água fria!

Explicação do Fenómeno:
Quando confrontados com esta questão pela primeira vez somos  impelidos a achar que se trata de um disparate. Se a temperatura da água  num recipiente A é superior à temperatura da água noutro recipiente B  então a água em A vai atingir o ponto de congelação mais tarde que a  água em B, demorando mais tempo a ficar sólida… Quando confrontada com a  realidade esta explicação mostra-se, como se pode observar  experimentalmente, demasiado simples. Verifica-se, pois, que o  abaixamento da temperatura de um líquido não é um processo assim tão  linear pelo que há que ter em conta outros factores que, apesar de tudo,  não deixam de ter um quê de especulativos:
Boa condução e bom contato
Convecção e superfície isolante
Evaporação
Má Condução
Gases dissolvidos
Boa condução e bom contacto
Existe a teoria de que uma camada fina de gelo na superfície de um recipiente pode atrasar o processo de arrefecimento.
Se a água quente for colocada no congelador num recipiente  pequeno que seja um bom condutor térmico, o calor da água ao ser  conduzido através do recipiente pode derreter todo gelo que aderir à sua  superfície. Isto inclui a camada de gelo que se encontra na superfície  inferior (base) do recipiente . Quando se dá a recongelação deste gelo,  vai-se formar uma boa conexão  entre a base do recipiente e a superfície onde a mesma está apoiada,  permitindo uma melhor condução do calor do recipiente para o seu  exterior do que no caso do recipiente que contém água fria e que, por  isso, continua com uma camada de gelo na sua base. Em consequência  disso, o calor é extraído do recipiente mais quente mais rapidamente,  fazendo com que a sua temperatura baixe de forma mais rápida do que no  que contém água fria.

Convecção e superfície isolante
Quando se congela água fria, é natural que surja em primeiro lugar  uma camada de gelo na superfície do liquido. Essa camada vai prejudicar  as trocas energéticas com exterior funcionado como uma superfície  isolante, o que vai retardar o processo de congelação. No caso de a água  estar morna, verifica-se que essa camada de gelo não se forma, pelo que  não há lugar a esse efeito isolante. Isto acontece porque a água da  superfície ao arrefecer vai-se deslocar para o fundo do recipiente  criando uma corrente de convecção, corrente essa que vai promover a  homogeneidade da temperatura da água no interior do recipiente.

Evaporação
Pensa-se que a evaporação é um factor que permite que a água  morna congele mais rapidamente do que a água fria. A água morna ou  quente evapora mais facilmente  do que a água fria. Assim a evaporação não só reduz, ligeiramente, a  quantidade de água quente a congelar como provoca um abaixamento na  temperatura da mesma devido à perda de calor.

Má Condução
Se o recipiente for de um material que seja um mau condutor  térmico, como a madeira, a refrigeração da água será na sua maior parte  devida evaporação em vez da condução. Este poderia ser um factor  importante na explicação de como a água quente congela mais rapidamente  do que a água fria. Vimos que a água quente tem vantagem neste particular… Mpemba usou covetes de madeira quando fazia o seu gelado e observou o fenómeno.

Gases dissolvidos
Um outro factor tem a ver com o facto de a água possuir gases  dissolvidos, tais como o oxigénio e o dióxido de carbono, cujo o efeito é  baixar o seu ponto de congelação. Quando a água é aquecida, os gases  são expelidos uma vez que a sua solubilidade em água diminui a altas  temperaturas. Assim, quando a água quente arrefece, tem menos gás  dissolvido do que a água que não foi aquecida, assim há um aumento do  seu ponto de congelação. pelo que congela primeiro!

Experimente!:
Para se testar este efeito é necessário manter todos os factores  constantes (excepto a temperatura da água). Neste caso para duplicarmos o  Efeito Mpemba em casa devemos manter constantes os seguintes  parâmetros:
A temperatura do congelador
A quantidade de água colocada no recipiente
O tamanho, forma e material do recipiente
Qualquer tipo de movimento do ar sobre a água.