냉동실에 뜨거운 물이 차가운 물보다 빠른 얼어버리는 현상을 음펨바 효과라고 한다. 당연히 차가운 물이 더 먼저 얼 것 같지만, 기묘하게도 실제로 실험을 해 보면 항상 먼저 어는 쪽은 뜨거운 물이다.
냉동실 속 뜨거운 물이 더 빨리 어는 이유는?
1. 현상의 발견
이 신비한 현상은 탄자니아의 평범한 학생이였던 음펨바에 의해 발견되었다. 당시 학생이였던 음펨바는 학교에서 아이스크림을 만드는 수업 시간에, 아이스크림 혼합 액체를 끓인 뒤 얼리는 작업에 몰두하고 있었다.
그러나 음펨바는 손이 느렸던 건지 다른 아이들보다 액체를 늦게 끓이게 되었고, 끓인 액체를 식힌 채로 넣으라는 선생님의 말을 어쩔 수 없이 무시하고 액체를 식혔던 다른 아이들과 똑같은 시간에 냉동실에 액체를 넣었다. 이 때, 음펨바는 신기하게도 절절 끓는 상태였던 자신의 아이스크림이 먼저 얼어붙은 것을 발견하게 된다. 몇 년이 지나고, 음펨바는 고등학교에 입학하게 된다.
2. 풀리지 않는 물리학의 난제
그러나.. 너무나 당연한 것 같았던 이 문제는 물리학의 난제가 되고 만다. 저명한 과학자들이 이 문제에 매달리기 시작했으나 정확한 해답을 찾아낼 수가 없었던 것이다.
그 후 50년, 마침내 싱가포르, 남양이공대학교의 연구팀들은 음펨바 현상의 해답을 찾아내는 데 성공하게 된다. 남양이공대학교 연구팀은 물이 수소 결합을 하는 데에서 실마리를 찾았는데, 물을 뜨겁게 가열할 경우 에너지를 축적하며 물 분자 내에 있는 수소 원자와 산소 원자의 길이가 늘어난다.
이렇게 뜨거운 물을 냉각시킬 경우, 이 수소 결합의 늘어난 길이가 짧아지면서 축적했던 에너지를 급속도로 방출하기 때문에 차가운 물보다 더 빠르게 에너지를 방출하게 된다. 여기서 남양이공대학교 연구팀은 각각 다른 온도의 물의 냉각 시 에너지 방출 속도까지 비교하며 이 사실을 입증하게 된다.