얼음이 녹아 물로 상태가 변할 때 주변의 열에너지를 흡수하는 현상이 일어 나는데요. 분자 간의 결합력 변화 및 상변화 과정에서의 에너지 이동이 어떻게 되나요?

Question

얼음이 녹아 물로 상태가 변할 때 주변의 열에너지를 흡수하는 현상이 일어 나는데요. 분자 간의 결합력 변화 및 상변화 과정에서의 에너지 이동이 어떻게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

얼음이 녹아 물로 변하는 것을 융해라고 합니다. 즉 융해할 때 주변의 열에너지를 흡수하는 이유는 물 분자 사이에는 수소 결합을 하고 있는데, 이 수소 결합을 끊기 위해서 입니다.

고체 상태인 얼음은 물 분자들이 강하게 수소 결합을 하고 있어 빈 공간이 많은 육각형 격자 구조를 하고 있습니다. 여기에 열에너지가 가해지면, 이 에너지에 의해 분자들이 운동 에너지를 높여 온도를 올리는 대신 분자들을 붙잡고 있던 수소 결합을 끊는데 이 에너지가 모두 소모됩니다.

이때 흡수하는 에너지를 융해열이라고 하며, 얼음 분자의 위치 에너지를 높이는 데만 쓰이기 때문에 상태 변화가 완전히 끝날 때까지 온도가 0°C로 일정하게 유지됩니다.

결과적으로 결합이 일부 끊어진 물 분자들은 서로 자유롭게 미끄러지는 액체 상태가 되며, 얼음이 주변의 열을 빼앗아 가므로 주변 온도는 낮아지게 됩니다.