Il peut arriver que l'eau chaude gèle, une fois placée dans un congélateur, plus vite que de l'eau froide. C'est ce qu'avait constaté un étudiant (*) tanzanien qui essayait de faire de la glace avec du lait, et a depuis laissé son nom à cet effet pour le moins contre-intuitif. On pourrait s'attendre en effet à ce que l'eau chaude prenne d'abord un certain temps pour redescendre à la température de l'eau froide, puis que les vitesses de refroidissement et de solidification soient ensuite identiques. Or ce n'est pas toujours le cas, et il n'existe apparemment pas d'explication définitive à ce phénomène (1, 2, 3).
Jonathan Katz (**), du département de physique de l'université de Washington, s'est penché sur le sujet.
Son hypothèse est que le chauffage de l'eau modifie certaines de ses propriétés, et notamment la composition en solides dissous tels que le bicarbonate de calcum, dont la solubilité diminue avec la température (tous ceux qui ont une eau de robinet assez calcaire et la font chauffer dans une casserole pour préparer leurs pasta au pesto se sont normalement déjà rendu compte qu'un précipité se formait ...). Le modèle qu'il développe dans cet aticle lui permet de conclure qu'une telle modification de la concentration en Ca(HCO3)2 décale le point de congélation vers le haut : une eau qui a été chauffée commencera à geler à une température plus élevée qu'une eau n'ayant pas subi de chauffage préalable. Un deuxième phénomène vient accélerer la différence entre les deux échantillons : lorsque la glace se forme, le calcium dissous est presque complètement expulsé de la phase solide (et se retrouve donc concentré dans la partie liquide). Donc au fur et à mesure que la glace avance, la concentration en calcium augmente dans le liquide restant, et par conséquent le point de congélation de ce liquide s'abaisse : la vitesse de formation de la glace est donc d'autant plus ralentie. Ceci est plus marqué pour l'eau initialement froide, puisqu'elle contient davantage de calcium dissous.
(M.à.j mars 2010) Nouveau papier sur le sujet sur arXiv : "A search for the Mpemba effect"
(M.à.j novembre 2013) Ah, une explication aurait été trouvée : "Physicists Solve the Mpemba Effect"
(*) On notera la grande variabilité dans l'âge attribué à ce jeune homme selon les sources, qui est un petit écolier dans (3), mais un chercheur dans (1) ...
(**) Quelques trucs amusants à lire (Don't Become A Scientist!) sur sa page perso, d'autres qui le sont beaucoup moins, notamment son pathétique In Defense of homophobia.
