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En 1969, un Tanzanien appelé Erasto Mpemba a publié une observation concernant ce sujet. Il indique que l’eau chaude et l’eau froide n’ont pas les mêmes durées de congélation. La première à se transformer en glace sera toujours la plus chaude, c’est "l’effet Mpemba".
Plus de 22 000 propositions ont été reçues lors de la compétition lancée par la "Royal Society of chemitry (UK)" afin de trouver une raison à ce phénomène, mais malheureusement, aucune explication n’a été retenue.
Gerald Pollack, professeur de bioengineering à l’université de Washington, a passé 30 ans, avec son équipe, à étudier le quatrième état de l’eau. Il a expliqué qu’en plus de l’eau connue comme étant liquide, en vapeur ou sous forme de glace, il existe un quatrième état de l’eau que l’on appelle "l’eau structurée". Cette dernière est constituée de lamelles de mailles comme le glaçon, par contre ils ne se superposent pas comme ce qu’on observe dans les glaces, ces feuillets sont décalés d’une demi-maille.
"Il est important de comprendre que le décalage entre deux feuillets voisins change la position des liaisons hydrogènes, et que du coup, il y a un hydrogène (H) en trop pour chaque maille hexagonale. Le proton (H+) est éjecté vers l’eau libre où il devient un ion hydronium (+H3O), tandis que son électron reste avec la maille. Plus il y a d’énergie et plus il y a d’eau structurée, mais si la montée en température se fait trop vite ou trop haut, alors l’agitation thermique l’emporte et l’eau structurée disparaît", ajoute le professeur Gerald Pollack.
L’eau structurée se forme très rapidement. Il suffit d’agiter l’eau liquide pour qu’elle se forme et que sa température diminue. Une expérience a indiqué que lorsque de l’eau pure se refroidit, elle ne gèle pas à 0°C, ni à -20°C avant de former complètement un glaçon.
L’eau chaude contient beaucoup plus d’énergie que l’eau froide. Elle contient et forme, par conséquent, une plus grande quantité d’eau structurée. Et donc, au fur et à mesure que cette dernière se forme, on observe une diminution de la température. Quand la différence de potentiel entre l’eau structurée et l’eau liquide est supérieure au seuil d’exclusion, dans ce cas les protons pénètrent en grand nombre dans l’eau structurée afin de former de la glace. Pour conclure, un peu de chaleur au début garantirait sûrement une formation de glace plus rapide.
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