Sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğu doğru mudur?
 

     Deneysel koşulların çok geniş aralığında sıcak su soğuk sudan önce doğar.Bu sonuç birçok bilimadamına şaşırtıcı gelmiştir.Bu olgu yüzyıllar boyu bilinmesine rağmen  Aristotle,Bacon ve Decartes tarafından açıklamalar getirilmiştir.1969 da Tanzanya'lı lise öğrencisi Mpemba'nın açıklamasına kadar Modern bilimsel komite hiçbir açıklamayı kabul etmedi.
     Sıcak suyun soğuk sudan önce donma olgusuna genelde Mpemba etkisi denir.Birçok kişi bu noktada olaya kuşkucu baktıkları için ilk olarak Mpemba etkisinin ne olduğunu anlatmakta fayda var. Şekil ve miktar olarak aynı olan iki kap su alalım.Aralarındaki tek fark, kaplardan birinin sıcaklığı diğerininkinden fazla olsun.Daha sonra her iki kabı aynı koşullarda ve aynı süreçte soğutalım. Bazı koşullar altında sıcak su önce donar. Bunun nedeni Mpemba etkisidir.Elbette her zaman sıcak su , soğuk sudan önce donmaz. Eğer sıcak suyu 99.9 °c dan ,soğuk suyu 0.01 °c dan başlatırsak soğuk olan önce donar.
      Birçok kişi Mpempa etkisinin imkansız olduğunu düşünebilir.Kanıt olarak da, örneğin başlangıç ısısı 30 °c olan su 10 dakikada donarsa, başlangıç ısıs 70 °c olan su 30 °c gelinceye kadar belli bir zaman harcamalı, geri kalan zaman da 30 °c lik suyla aynı olduğundan toplam donma süresinin daha fazla olduğu gösterilebilir. Bu öngörüde yalnış olan nedir? Bu örnekte suyun sıcaklığı tek bir değerle,ortalama sıcklıkla belirtiliyor.Fakat ortalama sıcaklığın yanında başka faktörler de etkili olabilir.Yani daha sıcak suyun 30 °c getirilmiş haliyle başlangıçta 30 °c olan suyun hali birbirinden farklıdır.Neden? belki 70 °c lik suyun 30 °c 'ye getirilmesiyle elde edilen su,  başlangıçta 30 °c olan sudan daha hafif, daha az çözünmüş , yada düzenli olmayan bir gaz dağılımına sahip olabilir.
       Mpemba etkisiyle ilgili  birçok açıklama getirildi. Fakat hangisinin en etkilisi olduğu bilinmiyor.Bunun için farklı mekanizmalardan söz edilebilir.
       1- Buharlaşma : Sıcak su, soğuk suyun sıcaklığına gelinceye kadar buharlaşmadan dolayı su kaybına uğrar. Daha az kütleli su diğer suya göre daha çabuk donar. Fakat daha az miktarda donmuş su oluşur.Bu açıklama birçok teorik hesaplamaylada doğrulanabilir.Ancak tek başına yeterli değildir.Örneğin kapalı kaplarda da suyun miktarı değişmemesine rağmen Mpemba etkisi görülür.
       2- Sıcak suda soğuk suya göre daha az çözünmüş gaz olabilir.Bu durumun bir şekilde suyun özelliklerini değiştirebileceği iddia ediliyor.Belki konveksiyon(convection) akımlarının oluşması sonucu daha çabuk donma meydana gelebilir.Birim kütle suyu dondurmak için gereken ısı miktarı yada kaynama noktası değişiyor  olabilir.
       3- Konveksiyon(convection) :Su soğudukça konveksiyon akımları oluşur. Ve düzensiz ısı dağılımı meydana gelir.Birçok sıcaklıklarda artan sıcaklıkla yoğunluk azalır.Böylece suyun yüzeyi dibinden daha sıcak olur.Bu durum "hot-top" olarak adlandırılır.Eğer su ısısını önce yüzeyden kaybediyorsa "hot-top" durumundaki su ortalama sıcaklığa göre beklediğimizden daha çok ısı kaybedecektir.Başlangıçta daha sıcak olan su soğutulduğunda ortalama sıcaklığı diğer suyun sıcaklığına geldiğinde  "hot-top" durumunda olacaktır. Ve soğuma oranı diğer suya göre daha fazla olacaktır.
      4- Çevre koşulları : Bu koşul suların kendi durumları ile ilgili değil, ama çevrelerine verdikleri etkiyle ilgilidir. Başlangıçtaki sıcak su karmaşık bir şekilde çevre koşullarını bozabilir sonuç olarakda donma süreçleri değişebilir.