Gefriert heißes Wasser schneller als kaltes? Der Mpemba-Effekt

Es klingt wie ein Rätsel: Stell ein Glas heißes und ein Glas kaltes Wasser ins Gefrierfach. Welches wird zuerst zu Eis? Der gesunde Menschenverstand sagt: das kalte. Doch seit Jahrzehnten kursiert die erstaunliche Behauptung, manchmal gewinne das heiße Wasser. Sie hat sogar einen Namen: Mpemba-Effekt. Stimmt das?

Das Eis eines Schülers

1963 machte der tansanische Schüler Erasto Mpemba im Kochunterricht Speiseeis. Weil die Zeit knapp war, stellte er seine Mischung heiß ins Gefrierfach, statt sie erst abkühlen zu lassen. Zu seiner Überraschung gefror sie vor den kühleren Mischungen seiner Mitschüler.

Seine Lehrer glaubten ihm nicht. Doch als der Physiker Denis Osborne die Schule besuchte, fragte Mpemba ihn danach. Osborne wurde neugierig, machte Versuche, und 1969 veröffentlichten beide einen Artikel, nach dem heißes Wasser manchmal schneller gefror als kaltes.

Neu war die Idee nicht. Aristoteles schrieb vor über 2.000 Jahren über etwas Ähnliches, Francis Bacon und René Descartes diskutierten es im 17. Jahrhundert. Berühmt wurde es aber durch Mpembas Geschichte.

Warum es passieren könnte

Forschende haben mehrere Gründe vorgeschlagen, warum heißes Wasser manchmal zuerst gefrieren könnte:

• Verdunstung: Heißes Wasser verdunstet schneller, also bleibt weniger zum Gefrieren übrig, und die Verdunstung selbst entzieht Wärme.
• Gelöste Gase: Erhitztes Wasser enthält weniger gelöstes Gas, was das Gefrieren verändern könnte.
• Konvektion: Heißes Wasser hat stärkere innere Strömungen, die Wärme schneller zur Oberfläche tragen könnten.
• Unterkühlung: Wasser kann unter 0 °C abkühlen und eine Weile flüssig bleiben. Unterkühlt kaltes Wasser stärker als heißes, beginnt es vielleicht später zu gefrieren.
• Der Gefrierschrank selbst: Ein heißes Gefäß könnte Reif darunter schmelzen und besseren Kontakt zum Regal bekommen.

Was sorgfältige Versuche ergaben

Das Problem: Der Effekt lässt sich kaum reproduzieren. Die Ergebnisse hängen von Größe und Form des Gefäßes ab, vom Gefrierschrank, von der Position des Thermometers – sogar davon, was als „gefroren“ gilt: der erste Eiskristall oder ein fester Block?

2016 maßen die Physiker Henry Burridge und Paul Linden von der Universität Cambridge sorgfältig unter kontrollierten Bedingungen. Sie fanden keinen Beleg, dass heißes Wasser schneller auf 0 °C abkühlt als kaltes. Schon kleine Unterschiede im Messort konnten scheinbare „Mpemba-Effekte“ erzeugen.

Andere Forschende berichteten Effekte in speziellen Systemen, und Physiker zeigten, dass ähnlich seltsame Abkühlung in manchen gezielt gestalteten Materialien vorkommen kann. Für ein gewöhnliches Glas Wasser im heimischen Gefrierfach lautet die beste Antwort aber: Normalerweise gefriert das kalte Wasser zuerst.

Eine Lektion in Wissenschaft

Mpembas Geschichte bleibt wertvoll. Ein Schüler bemerkte etwas Seltsames, fragte weiter, obwohl Lehrer lachten, und löste eine Debatte aus, die ein halbes Jahrhundert andauert. Gründliche Tests zeigten, wie viele versteckte Faktoren ein einfaches Experiment beeinflussen – und warum man Bedingungen sorgfältig kontrollieren muss, bevor man Schlüsse zieht.

Kurz gesagt

• Der Mpemba-Effekt ist die Behauptung, heißes Wasser gefriere schneller als kaltes.
• Benannt ist er nach Erasto Mpemba, der ihn 1963 beim Eismachen bemerkte.
• Erklärungsversuche sind Verdunstung, gelöste Gase, Konvektion und Unterkühlung.
• Ergebnisse hängen stark von Gefäß, Gefrierschrank und Messung ab.
• Eine sorgfältige Studie von 2016 fand keinen Beleg für schnelleres Abkühlen.
• Im normalen Gefrierfach gefriert meist das kalte Wasser zuerst.