ムペンバ効果
(→ 複雑系問題) 霜 - オリジナル実験当時一般的だった直冷式冷凍庫は、底面冷却部に霜が発生しやすく、これが底面断熱材として機能した。高温の水を庫内に入れると、底面の霜が溶けて冷却効率が改善され、下側および横から凍りやすい。これに対し低温の水は上側から凍りやすく、全体凍結過程では 上面からの放射や空気対流が妨げられて冷却効率が低下する。
凍結プロセス - 不均一核生成 凍結開始の偶発性 - 通常の実験環境でバルクの純水は、下限約-10°C前後の過冷却状態から偶発的に急速凍結するため、凍結開始時間に統計的なばらつきが生じる。ばらつきが0°Cまでの冷却時間と比較して充分大きい場合、水と湯の凍結時間の逆転現象が起こりうる。この偶発性は、何らかの外部擾乱(物理的刺激)をきっかけに界面や容器表面で発生する不均一核生成が原因と推測される。(この説は 経験に裏づけられた示唆に富む指摘だが、その反面 現象の本質である凍結現象の解明を遠ざける可能性もあるので注意を要する。) 過冷却 - 仮説として、低温の水は高温の水と比較して過冷却が深くなりやすく、高温の水より凍りにくいと考えられる。 仮説の解釈 - 対流の項の説明に基づいて、この仮説の解釈を試みる。低温の水は、安定した垂直温度分布を形成し対流が抑制されるため、全体的な過冷却が静かに進行する。