Thema des Tages 

Physik zum Anfassen: Der Mpemba-Effekt 

„Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes? Nie im Leben!“ – Doch, 
das tut es … zumindest manchmal. 

Steht man vor einer Schüssel mit lauwarmem Wasser und einer mit 
heißem Wasser und wird gefragt, welches Wasser schneller gefriert, 
wenn man die beiden Schüsseln ins Eisfach stellt, würde man sich 
wahrscheinlich zunächst einmal sehr verwundert über die vermeintlich 
simple Frage zeigen. Hat man sich dann wieder gefangen, würden viele 
wohl ziemlich selbstsicher sagen, dass natürlich das lauwarme Wasser 
zuerst gefriert. Das Kuriose an der Sache: So natürlich ist das gar 
nicht. Unter bestimmten Bedingungen gefriert das heiße Wasser nämlich 
tatsächlich schneller als das kältere. 

Verantwortlich für dieses Paradoxon ist der sogenannte 
„Mpemba-Effekt“. Bereits Aristoteles hatte seinerzeit Bekanntschaft 
mit diesem Phänomen gemacht. Auch den Philosophen und 
Wissenschaftlern Bacon und Descartes „lief“ dieser Effekt über den 
Weg, einen wirklichen Reim darauf konnten sie sich allerdings nicht 
machen und so geriet diese wissenschaftliche Frage mehr oder weniger 
wieder in Vergessenheit. Erst 1963 entdeckte Erasto B. Mpemba aus 
Tansania (damals noch Schüler) beim Versuch, Speiseeis herzustellen, 
diesen schließlich nach ihm benannten Effekt wieder. 

Bis heute ist sich die Wissenschaft uneinig über die genaue Ursache 
des Mpemba-Effekts, was sich in einer Vielzahl an Theorien über 
diesen Sachverhalt widerspiegelt. Bei der wohl verbreitetsten Theorie 
liegt der Fokus auf der Verdunstung. Diese ist bei heißem Wasser 
stärker als bei kaltem, da dem heißen Wasser grob gesagt mehr Energie 
für die Verdunstung zur Verfügung steht als dem kalten. Bei gleicher 
Ausgangsmenge und Umgebungstemperatur (logischerweise unter 0 Grad) 
ist also bei Erreichen des Gefrierpunkts die Menge des anfangs heißen 
Wassers kleiner als die des nicht erhitzten Wassers. Da eine 
geringere Wassermenge weniger Wärme speichern kann als eine größere 
Wassermenge, gefriert diese geringere Menge auch schneller als die 
vergleichsweise größere und ursprünglich kältere. 

Eine weitere Theorie besagt, dass im Wasser gelöste Salze dafür 
verantwortlich sind. Beginnt Wasser zu gefrieren, erhöht sich der 
Salzgehalt der noch flüssigen Wassermenge, wodurch der Gefrierpunkt 
des Wassers gesenkt wird (ähnlich wie beim Salzen der Straßen im 
Winter). Bei heißem Wasser fallen die Salze dagegen aus, d.h. sie 
setzen sich ab und verlieren dadurch ihren hinderlichen Einfluss auf 
den Gefrierprozess. 

Weitgehend einig ist sich die Wissenschaft hingegen, dass das 
Eintreten des Mpemba-Effekts u.a. stark von der verwendeten Menge, 
Oberfläche sowie der ursprünglichen Temperatur des Wassers und der 
Umgebungstemperatur abhängt. Einen großartig sinnvollen, praktischen 
Nutzen des Mpemba-Effekts sieht sie allerdings nicht – auch nicht bei 
der Speiseeisproduktion. Naja, so lang das Eis schmeckt … 😉 

Dipl.-Met. Tobias Reinartz 
Deutscher Wetterdienst 
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 23.04.2020 

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