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수려한집게벌레191
겨울철 자동차 냉각수에 물 대신 부동액을 섞어 넣으면 영하의 날씨에도 외부에 주차된 차가 얼지 않고 정상 작동하는 이유를 총괄성 개념으로 설명해 주세요.
겨울철 자동차 냉각수에 물 대신 부동액을 섞어 넣으면 영하의 날씨에도 외부에 주차된 차가 얼지 않고 정상 작동하는 이유를 총괄성 개념으로 설명해 주세요.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
말슴해주신 것처럼 자동차 냉각수에 부동액을 섞으면 겨울철 영하의 날씨에서도 냉각수가 쉽게 얼지 않습니다. 이는 용액의 총괄성과 관련이 있는데요, 이는 용액 속에 녹아 있는 입자의 종류보다 입자의 개수에 의해 결정되는 성질을 의미합니다. 원래 순수한 물은 1기압 조건에서 0℃에서 어는데요, 이는 물 분자들이 일정한 온도 이하에서 규칙적인 얼음 결정 구조를 만들기 때문입니다. 그런데 물에 부동액 성분인 에틸렌글리콜이나 프로필렌글리콜 같은 물질을 섞으면 부동액 분자들이 물 분자 사이에 끼어들어 물 분자끼리 규칙적으로 배열되어 얼음 결정을 형성하는 것을 방해하게 됩니다. 즉, 물 분자들이 서로 질서 있게 결합하기 어려워지는 것입니다. 결과적으로 물이 얼기 위해서는 원래보다 더 낮은 온도까지 내려가야 하며, 냉각수의 어는점이 크게 낮아집니다. 즉 원래대로 물만 들어 있다면 0℃ 근처에서 얼 수 있지만, 적절한 비율의 부동액을 섞으면 어는점이 -30℃ 이하까지 내려가게 되므로, 한겨울 야외에 주차된 자동차도 냉각수가 얼어버리지 않고 액체 상태를 유지할 수 있습니다. 또한 냉각수가 얼게 되면 부피가 팽창하면서 라디에이터나 엔진 내부 냉각 통로를 손상시킬 수 있는데, 부동액은 이를 예방하는 중요한 역할을 합니다. 감사합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
겨울철 자동차 냉각수가 영하의 날씨에 얼지 않는 이유는 화학의 총괄성 개념 중 어는점 내림 현상으로 설명할 수 있습니다. 총괄성이란 용액에 녹아 있는 물질의 종류와는 관계없이, 오직 녹아 있는 용질 입자의 수나 농도에 의해서만 그 성질이 결정되는 물리적 특성을 의미합니다.
순수한 물은 영하로 내려가면 물 분자들이 서로 결합하여 규칙적인 얼음 결정을 형성하며 고체로 변합니다. 하지만 물에 부동액을 섞으면 부동액 분자들이 물 분자들 사이사이에 끼어들게 됩니다. 이로 인해 물 분자들이 서로 만나서 결정을 이루는 과정이 물리적으로 방해를 받습니다. 결국 영하의 온도에서도 물이 쉽게 얼지 못하게 되며, 강제로 결정을 만들려면 온도를 훨씬 더 낮추어야 합니다.
여기에 사용되는 대표적인 성분인 에틸렌글리콜은 그 자체만 보면 어는점이 영하 13도 정도에 불과합니다. 그러나 물과 혼합하여 용액을 만들면 총괄성에 의한 어는점 내림 효과가 극대화되면서, 혼합 비율에 따라 어는점이 영하 30도에서 50도 이하까지 획기적으로 낮아집니다. 또한 이 총괄성은 어는점을 낮출 뿐만 아니라 끓는점도 함께 높여주기 때문에, 겨울철 동파 방지 기능과 더불어 여름철에 냉각수가 끓어 넘치는 현상까지 동시에 막아주는 역할을 합니다.