Qu’est-ce que l’effet Mpemba ?
L’effet Mpemba tire son nom d’un élève tanzanien, Erasto Mpemba, qui a remarqué en 1963, lors de la préparation de glaces, qu’un mélange chaud placé dans un congélateur pouvait geler avant un mélange plus froid.
Le phénomène a ensuite été étudié par le physicien Denis Osborne, qui a confirmé cette observation avec Mpemba. Leurs résultats ont été publiés en 1969 et ont suscité un grand intérêt dans le domaine de la physique.
Pourquoi l’eau chaude peut-elle geler plus rapidement ?
Les scientifiques expliquent que l’effet Mpemba ne repose pas sur une seule cause, mais sur plusieurs facteurs physiques qui peuvent agir simultanément.
1- L’évaporation
L’eau chaude s’évapore plus rapidement. Une partie de l’eau disparaît donc, ce qui réduit la quantité restante à congeler et peut accélérer le processus.
2- Les mouvements de convection
Dans l’eau chaude, des courants internes appelés courants de convection permettent de déplacer la chaleur vers la surface et les parois du récipient, favorisant ainsi un refroidissement plus rapide.
3- Le contact avec la surface froide
Un récipient contenant de l’eau chaude peut faire fondre une fine couche de glace présente dans le congélateur, améliorant son contact avec la surface froide et facilitant le transfert de chaleur.
4- Le phénomène de surfusion
L’eau ne devient pas toujours immédiatement solide lorsqu’elle atteint 0°C. Elle peut parfois rester liquide à une température inférieure au point de congélation avant que les premiers cristaux de glace apparaissent.
Un phénomène qui dépend de plusieurs conditions
L’effet Mpemba ne se produit pas systématiquement. Le résultat dépend de nombreux paramètres, notamment :
- la quantité d’eau utilisée ;
- la forme et le matériau du récipient ;
- la présence ou non d’un couvercle ;
- la circulation de l’air dans le congélateur ;
- la composition de l’eau et la présence d’impuretés.
L’eau froide reste généralement la plus rapide à geler
Malgré cette étonnante particularité, l’eau froide reste, dans la majorité des situations quotidiennes, celle qui gèle le plus rapidement. L’effet Mpemba apparaît uniquement dans certaines conditions précises où plusieurs phénomènes physiques se combinent.
Cette découverte rappelle que la physique peut parfois produire des résultats surprenants et que des phénomènes qui semblent contraires au bon sens peuvent être expliqués par des lois scientifiques précises.
