L’effet Mpemba serait un phénomène faisant que l’eau chaude gèle plus vite que l’eau froide dans des conditions de refroidissement similaires. Cet effet est aussi parfois nommé « paradoxe Mpemba » car l’eau doit obligatoirement repasser par une température inférieure en refroidissant, et prendre a priori plus de temps à refroidir qu’à une température plus basse. Ce phénomène n’est pas systématique et n’apparaît que sous certaines conditions.
L’effet a été redécouvert en 1963 par un élève tanzanien, Erasto Mpemba, et diffusé dans la communauté scientifique à partir de cette date. Erasto Mpemba était encore élève du secondaire lorsqu’il observa, durant des cours de cuisine, que son lait chaud, mis au congélateur, se transformait plus rapidement en crème glacée que la même préparation déjà froide.
Il n’y a pas encore au début du XXIe siècle d’explication claire et unanimement validée par la communauté scientifique. L’effet Mpemba serait lié à une somme entre différents effets, comme :
- La convection : qui désigne l’ensemble des mouvements internes (verticaux ou horizontaux) qui animent un fluide et qui impliquent alors le transport des propriétés des particules de ce fluide au cours de son déplacement. La convection accélère de ce fait les transferts thermiques et la baisse de la température.
- La surfusion : qui est l’état d’une matière qui demeure en phase liquide alors que sa température est plus basse que son point de solidification. C’est un état dit métastable, c’est-à-dire qu’une petite perturbation peut suffire pour déclencher abruptement le changement vers la phase solide.
On ne sait pas si cet effet est propre à l’eau ou s’il est universel – l’expérience de Mpemba avec les crèmes glacées (mélange constitué majoritairement d’eau) semble attester d’un phénomène assez général, mais les expériences en laboratoire n’ont été menées qu’avec de l’eau distillée.