Ein Glas heißes Wasser müsste länger brauchen, um zu gefrieren: Es muss erst mehr Wärme abgeben, bevor es überhaupt den Gefrierpunkt erreicht. Und doch gibt es Versuche, in denen heißeres Wasser früher zu Eis wird als kälteres. Dieser scheinbare Widerspruch heißt Mpemba-Effekt. Er ist kein allgemeines Naturgesetz, sondern ein Ergebnis, das unter bestimmten Bedingungen auftreten kann – und dessen Erklärung weiterhin erforscht wird.
Was heißt hier „schneller gefrieren“?
Schon die Frage ist komplizierter, als sie klingt. Misst man die Zeit, bis das Wasser 0 °C erreicht? Bis sich der erste Eiskristall bildet? Oder bis das ganze Gefäß durchgefroren ist? Das sind verschiedene Vorgänge. Ein Wassergefäß kann unter den Gefrierpunkt abkühlen und trotzdem noch flüssig bleiben. Diesen Zustand nennt man Unterkühlung. Erst wenn sich Eiskristalle bilden, beginnt das Wasser tatsächlich zu gefrieren.
Eine Studie aus dem Jahr 2016 zeigte, wie stark die Antwort von der Definition und dem Versuchsaufbau abhängt. Die Forschenden fanden unter ihren sorgfältig kontrollierten Bedingungen keinen überzeugenden Effekt beim Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur. Sie betonten zugleich, dass die Gefrierphase selbst durch zufällige Kristallbildung und kleinste Unterschiede in Gefäß und Wasser schwer zu kontrollieren ist.
Kleine Unterschiede können den Ausschlag geben
Mehrere Faktoren können beeinflussen, wann ein Gefäß Eis bildet. Heißes Wasser verdunstet stärker und kann dadurch einen Teil seiner Masse verlieren. Temperaturunterschiede im Wasser erzeugen Strömungen, die den Wärmetransport verändern. Auch gelöste Gase, Verunreinigungen und die Oberfläche des Gefäßes können beeinflussen, wann sich der erste Eiskristall bildet.
Besonders wichtig ist die Unterkühlung: Zwei Proben können beide unter 0 °C liegen, aber unterschiedlich lange flüssig bleiben. Wenn die kältere Probe stärker unterkühlt wird, kann die wärmere Probe früher mit der Kristallbildung beginnen – obwohl sie zunächst mehr Wärme abgeben musste. Welche Faktoren in einem konkreten Versuch entscheidend sind, hängt von den Bedingungen ab. Eine einzelne Erklärung, die alle Beobachtungen abdeckt, gibt es bislang nicht.
Neue Simulationen bringen Bewegung in die Debatte
2025 veröffentlichten Forschende Computersimulationen, in denen ein etabliertes Modell für Wasser tatsächlich ein Mpemba-ähnliches Verhalten zeigte: Je nach Ausgangstemperatur blieben Proben unterschiedlich lange in einem instabilen Zwischenzustand, bevor Eis entstand. Die Simulationen liefern einen möglichen Mechanismus – sie sind aber keine direkte Bestätigung dafür, dass heißes Leitungswasser im heimischen Gefrierfach regelmäßig schneller durchfriert.
Eine experimentelle Studie von 2026 untersuchte unterschiedliche Gefäße und Messweisen. In 176 Messungen traten Mpemba-Effekte nach den jeweiligen Kriterien der Forschenden wiederholt auf. Die Autoren verweisen auf Schwankungen der Luftströmung und auf Unterschiede bei der Unterkühlung. Zugleich zeigt ihre Arbeit, warum Ergebnisse schwer vergleichbar sind: Je nachdem, ob man das Erreichen von 0 °C oder den Beginn der Eisbildung misst, beantwortet man eine andere Frage.
Kein Regelbruch – sondern ein empfindlicher Versuch
Der Mpemba-Effekt verletzt nicht den ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Heißes Wasser muss weiterhin Energie abgeben. Der überraschende Befund betrifft die gesamte Abkühlungs- und Gefriergeschichte: Unter bestimmten Bedingungen können Unterschiede bei Wärmetransport, Verdunstung oder Kristallbildung dazu führen, dass eine zunächst heißere Probe früher gefriert.
Genau deshalb ist der Effekt so schwer sauber nachzuweisen. Für einen aussagekräftigen Vergleich müssten Wassermenge, Gefäße, Ausgangstemperaturen, Gefrierfach und Messkriterien kontrolliert werden. Auch Wiederholungen sind nötig, denn die Bildung des ersten Eiskristalls ist ein zufälliger Vorgang.
Das Mpemba-Paradoxon ist also weder bloß Küchenlatein noch eine simple Regel „Heißes Wasser gefriert schneller“. Es ist ein echtes Forschungsproblem an der Schnittstelle von Wärmeleitung, Strömung und Kristallbildung. Die spannende Frage lautet heute nicht nur, ob heißeres Wasser manchmal zuerst gefriert, sondern vor allem: Unter welchen genau festgelegten Bedingungen – und welcher Prozess gibt dabei den Ausschlag?
Quellen
- Henry C. Burridge und Paul F. Linden, „Questioning the Mpemba effect: hot water does not cool more quickly than cold“, Scientific Reports (2016): https://www.nature.com/articles/srep37665
- Soumik Ghosh et al., „Simulations of Mpemba effect in water and Lennard-Jones models“, Communications Physics (2025): https://doi.org/10.1038/s42005-025-02251-6
- Anna Janni, Santiago Botero Ampudia und E. Dan Dahlberg, „An experimental investigation of the Mpemba effect“, RSC Applied Interfaces (2026): https://doi.org/10.1039/D5LF00296F
Schlagworte: Mpemba-Effekt, Wasser, Gefrieren, Unterkühlung, Kristallbildung, Thermodynamik, Wärmeübertragung
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