얼음은 왜 물에 뜨는 건가요?
안녕하세요
물이 얼어서 된게 얼음이잖아요. 그런데 얼음물 마실때면 얼음이
물 위에 뜨는데 같은 물로 만들어진건데 왜 한쪽이 뜬건지
궁금한데 왜 그렇죠?
물의 밀도가 4도에서 가장 크기 때문에 얼음이 물에 뜨게 됩니다.
밀도가 크면 부피대비 질량이 크다는 뜻인데, 물이 4도에서 가라앉기 시작합니다.
그래서 얼음은 물의 분자 내 빈 공간이 생겨 밀도가 낮아지게 되고 물에 뜨게 됩니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.
얼음은 물이 얼면서 얼음 결정으로 바뀝니다. 얼음 결정은 물보다 부피가 커집니다. 같은 무게인데 부피가 늘어나면서 밀도가 낮아지게 됩니다. 밀도가 낮아지면서 물보다 가벼워져 물에 뜨게 되는 것입니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
얼음은 물일때 질량이 물과 같은데, 얼음으로 변하면 밀도는 낮아집니다.
즉 얼음이 부피가 커짐에 따라서 밀도가 낮아지는 것입니다.
그래서 물보다 밀도가 낮으므로 물에 뜨는 원리입니다.
안녕하세요. 지경향 과학전문가입니다.
얼음은 육각형구조로 동그란 물보다는 부피를 약10%정도 더 차지합니다. 그러니까 같은 크기의 부피일때 물보다 가볍습니다. 즉, 밀도가 작기때문에 물위에 뜹니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
우선 물은 H2O라는 분자식으로 이루어져있습니다.(H:수소, O:산소)
그런데 모든 물질에 인력이 작용하듯이 이 각각의 원자에도 인력이 작용합니다.
그런데 위와 같은 분자물질사이의 인력을 전기음성도라고 합니다.
그런데 이 전기음성도라는 힘의 차이가 크고 수소와 같이 결합해있으면,
수소결합이라는 특이한 결합을 합니다.
수소결합이라는 것은 수소가 산소원자 1개와 결합하는 것에 만족하지 않고,
다른 분자의 산소분자까지 결합하려는(물의 경우) 것입니다.
간단한 그림으로 설명하자면,
H-O - H-O - H-O
| | |
H H H
이런식으로 계속되어 연결되어 있지요(분자간의 사이를 띈것은 분자간의 결합인 수소결합보다는 분자내의 결합이 강하다는 것을 의미합니다.)
그런데 이 결합은 위와 같은 직각이 아니라 일정한 각을 이루고 있기 때문에
일정한 모양을 이루며 결합을 합니다.(각은온도에 약간씩 달라지지만,보통104.5도)
분자들은 온도에 따라서 운동에너지가 달라지는데 낮을수록 둔해지죠.
그러다가 4℃가 되면 육각형의 결합형태로 되는데 이걸 육각수라고들 하죠?
그런데 이상태에서 온도가 내려가도 부피가 줄지 않고(4℃까진 육각의 형태를
만들기 위해서 작아집니다.)오히려 이 육각형의 구조 옆에 분자가 붙어 커집니다.
그러다가 물이 얼음이 되면 갑자기 부피가 늘어납니다.
이 이유는 고체에서는 모든 원자가 일정한 거리와 힘으로 결합되어 거의 움직이지 않기 때문에 물도 마찮가지로 그 거리가 멀어지는 것입니다.(어는점 근처의 액체상태에의 물은 오히려 분자간의 거리가 더짧지만,다른액체는 고체상태가 짧습니다.)
따라서 부피가 커지기 때문에 밀도는 작아지겠지요?
따라서 물위에 얼음이 뜨는 것입니다.(위라는 것은 완전한 위가 아니라 윗부분)
반대로 얼음이 녹는다면, 얼음을 녹이기 위해 쓰여진 에너지의 일부가
이 육각구조의 일부를 깨트려서 분자가 육각구조사이사이로 들어가기때문에
부피가 작아지는 것입니다.