У 1963 році танганьікскіх школяр Ераста Мпемби підійшов на уроці до вчителя фізики і попросив пояснити чому гаряча вода замерзає швидше холодної, але той лише посміявся над учнем, сказавши наступне: «Це не всесвітня фізика, а фізика Мпемби». Але хлопчик стояв на своєму, адже він бачив це на власні очі поставивши два кухлі води в холодильник, і гаряча замерзла швидше.
Це ж питання Мпемби поставив приїхав в школу Деннису Осборну, професору фізики. Проведена експериментальна перевірка підтвердила наявність ефекту, але не дала його пояснення. У 1969 році в журналі «Physics Education» вийшла спільна стаття Мпемби і Осборна, що описує ефект. У тому ж році Джордж Келл з канадського Національного дослідницького ради опублікував статтю з описом явища.
Є кілька варіантів пояснення цього феномена:
Гаряча вода швидше випаровується з контейнера, зменшуючи тим самим свій обсяг, а менший обсяг води з тієї ж температурою замерзає швидше. У герметичних контейнерах холодна вода повинна замерзати швидше.
Наявність снігової підкладки в морозильній камері холодильника. Контейнер з гарячою водою плавить під собою сніг, покращуючи тим самим тепловий контакт із стінкою морозильника. Контейнер з холодною водою не плавить під собою сніг. При відсутності снігового підкладки контейнер з холодною водою повинен замерзати швидше.
Холодна вода починає замерзати зверху, погіршуючи тим самим процеси теплоизлучения і конвекції, а значить і убутку тепла, тоді як гаряча вода починає замерзати знизу. При додатковому механічному перемішуванні води в контейнерах холодна вода повинна замерзати швидше.
Наявність центрів кристалізації в охолоджувальної воді - розчинених в ній речовин. При малій кількості таких центрів перетворення води в лід утруднено і можливо навіть її переохолодження, коли вона залишається в рідкому стані, маючи мінусову температуру. При однаковому складі і концентрації розчинів холодна вода повинна замерзати швидше.
Через різницю в енергії запасених в водневих зв'язках. Чим тепліше вода, тим більшим виявляється відстань між молекулами рідини через збільшення відразливих сил. В результаті водневі зв'язку розтягуються, а отже, запасають велику енергію. Ця енергія вивільняється при охолодженні води - молекули зближуються один з одним. А віддача енергії, як відомо, і означає охолодження.
Але однозначної відповіді на питання, які з них забезпечують стовідсоткове відтворення ефекту Мпемби, так і не було отримано.