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Von heiß zu Eis binnen Millisekunden

Die aktuell niedrigen Lufttemperaturen ermöglichen zu Hause ein besonderes physikalisches Experiment. Wiederentdeckt hat dieses Phänomen 1963 ein Junge in Afrika.

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Einem Phänomen auf der Spur: OM-online-Reporter Oliver Hermes stellt das Experiment nach. Das kochend heiße Wasser aus der Isolierflasche wird im Bogen in die Luft geschleudert. Eiskristalle rieseln nur Bruchteile einer Sekunde später zu Boden. Foto: Thomas Vorwerk

Einem Phänomen auf der Spur: OM-online-Reporter Oliver Hermes stellt das Experiment nach. Das kochend heiße Wasser aus der Isolierflasche wird im Bogen in die Luft geschleudert. Eiskristalle rieseln nur Bruchteile einer Sekunde später zu Boden. Foto: Thomas Vorwerk

Von kochend heiß zu Eis im Bruchteil einer Sekunde. Was bis heute Physiker vor ein Rätsel stellt, kann angesichts der niedrigen Minustemperaturen jeder zu Hause ausprobieren. Ein Stieltopf oder eine Isolierflasche mit kochendem Wasser reichen, um das Experiment zu starten.

Das Interessante dabei: Es funktioniert bei einer Lufttemperatur von minus zehn Grad tatsächlich nur mit heißem Wasser. Wer die Flüssigkeit bei Zimmertemperatur in die Luft wirbelt, der wird nur einen Wasserschwall verteilen und keine Eiskristalle ernten. Unser Versuchsaufbau ist bei einem Durchgang schon daran gescheitert, dass der Topf etwas zu lange in der Kälte gestanden hat. Je größer die Temperaturdifferenz ist, desto besser funktioniert das Experiment. Das bedeutet aber gleichzeitig natürlich, dass man ein wenig Vorsicht walten lassen muss, um sich zumindest im Anfangsstadium der Tests nicht die Finger oder andere Körperteile zu verbrennen.

Beobachtung schon vor Jahrhunderten gemacht

Prinzipell ist die Beobachtung, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes, schon vor Jahrhunderten beziehungsweise Jahrtausenden gemacht worden. Wiederentdeckt und näher untersucht wurde es von einem afrikanischen Jungen – Erasto Bartholomeo Mpemba. Nach ihm ist der Ablauf auch benannt, der unter Wissenschaftlern als Mpemba-Effekt bekannt ist. 1963 entdeckte er das Phänomen in der Schule bei der Zubereitung von Speiseeis. Dabei bemerkte er, dass die aufgekochte und mit Zucker versetzte Milch, die er dazu verwendete, schneller gefror, wenn man sie noch heiß ins Gefrierfach des Kühlschranks stellte. Später wiederholte er den Versuch mit Wasser – und demselben Resultat.

Statt Erstaunen und Anerkennung erntete der 13-Jährige der Überlieferung nach aber nur Hohn und Spott. So etwas sei nicht möglich und bestenfalls Mpemba-Physik, musste er sich anhören. Als Denis Osborne, britischer Diplomat und Wissenschaftler sowie Professor an der Universität von Daressalam (Tansania), zu Besuch im Unterricht war, wiederholte Mpemba seine Frage – und bekam keine Antwort. Osborne aber war neugierig geworden und machte sich selber an den Versuch. Er bestätigte die bisherigen Beobachtungen. Gemeinsam mit dem mittlerweile 19-jährigen Mpemba verfasste er eine Abhandlung über das Phänomen.

Abschließende Erklärung gibt es bislang noch nicht

Viele Theorien sind seither im Umlauf, eine abschließende Erklärung ist aber bislang nicht darunter. Gleichwohl mobilisieren niedrige Temperaturen Hobbyforscher regelmäßig, den Aufbau nachzustellen. Zahlreiche Videos auf den bekannten Portalen sind zu diesem Thema zu finden und wer selber seinen Beitrag dazu leisten möchte, hat laut Wettervorhersage dazu Samstag und Sonntag noch die Möglichkeit. Demnach sollten die Minusgrade am Morgen noch zweistellig sein.

Vielleicht weckt dies auch beim Nachwuchs den Forschergeist und erschließt den Kindern für die Zukunft ganz neue Betätigungsfelder. Erasto Bartholomeo Mpemba blieb nach seiner ersten Entdeckung weiterhin neugierig und schlug nach der Schule eine Laufbahn als Wissenschaftler ein.

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