물은 왜 얼리면 부피가 늘어날까요?
보통 냉동실에 물을 얼리게되면, 물이 얼음이 되면서 부피가 팽창하잖아요?
근데 학교 과학시간에선, 물을 냉각하면 분자사이의 거리가 좁아져서 고체가 된다고 들었던 것 같은데, 부피가 작아져야 정상 아닌가요?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.
물 분자의 경우에는 분자들간의 수소결합이 이뤄질 수 있는 화학식으로 구성되어있습니다!
액체 상태에서는 운동성을 띄므로 모든 분자가 수소 결합으로 분자간 결합이 이뤄지지 않다가, 온도가 낮아지며 분자의 운동성이 감소되고, 모든 분자가 수소 결합을 하게됩니다! 이에 따라 구조 사이사이에 큰 빈공간이 생기며 부피가 커지게됩니다!
안녕하세요.
학교 과학시간에 배운 내용은 물을 콕 집어서 얘기한 것이 아닌 대부분의 물질을 말하지 않았을까 싶네요.
물질의 상태는 물질이 가진 에너지에 따라 나뉘게 됩니다.
에너지를 많이 가진 상태(고온)는 분자의 운동이 더 활발하게 일어납니다.
분자끼리 거리가 더 멀어야 분자가 활발히 움직일 수 있겠죠.
에너지를 잃은 상태(저온)는 분자의 운동이 활발하지 않기 때문에 분자끼리 거리가 멀 필요가 없습니다.
따라서, 온도가 높을 때는 부피가 커지고 온도가 낮아지면 부피가 작아집니다.
하지만, 물은 고체-액체 간에 부피가 역전이 되죠.
다른 물질과 마찬가지로 에너지를 잃고 온도가 낮아지게 되면 물 분자의 운동범위가 줄어들고 분자끼리의 거리가 멀어질 필요도 없습니다.
다만, 물은 고체( 결정화)를 이룰 때 육각형의 형태를 이루는데 이 때 육각형의 형태 사이에 빈 공간이 발생하게 됩니다.
이때 발생한 빈 공간 때문에 얼음의 부피가 커지게 되는 것입니다.
따라서 물도 온도가 낮아지면 부피가 작아지지만 얼음이 되면 분자사이의 빈 공간 때문에 부피가 커진다.
라고 할 수 있겠습니다.
물의 온도가 내려가면 불규칙하게 움직이는 물 분자가 규칙적으로 배열이 되면서 고체가 됩니다.
이 고체를 얼음이라고 합니다.
이때 물 분자의 구조적인 특징 때문에 배열된 분자들 사이에 공간이 생기게 되고,
이로 인해 부피가 늘어나게 됩니다.안녕하세요. 이영훈 변리사입니다.
물을 얼리면 부피가 늘어나는 이유는 물 분자가 수소 결합을 하기 때문입니다.
수소 결합은 분자의 결합 방식 중 하나인데 고체인 얼음은 분자가 일정하게 결합하며 수소 결합으로 인한 빈 공간을 갖습니다.
물 분자는 고체인 얼음에 비해 분자가 일정하게 결합하지 않아 이 빈 공간이 상대적으로 적게 형성됩니다.
그래서 물보다 고체인 얼음이 빈 공간 때문에 부피가 더 커지게 됩니다.
