유리는 고체인가요 아님 액체인가요?

Question

얼마전 누구한테 눈으로 고체로 보이는 유리는 액체이며 시간이 흐르면 점차 흘러낸다고 말하였는데, 진짜 우리가 창문에 사용하는 유리가 액체물질인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

창문 유리는 고체예요. 시간이 지나면 흘러내린다는 이야기는 꽤 널리 퍼진 오해예요.

유리는 원자들이 소금이나 금속처럼 규칙적인 격자로 줄지어 있지 않고, 액체일 때의 무질서한 배열을 그대로 간직한 채 굳어 있어요. 녹은 유리를 식히면 원자들이 자리를 잡아 결정을 만들 틈도 없이 점점 끈적해지다가 움직임이 멈춰버려요. 그래서 얼음처럼 정해진 녹는점이 없고 온도에 따라 서서히 물러져요. 이런 물질을 비정질 고체라고 불러요. 구조가 액체를 닮아서 액체라는 말이 생겼지만, 모양을 스스로 유지하고 힘을 받으면 깨지니 고체로 분류해요.

유럽 오래된 성당의 창유리가 아래쪽이 더 두꺼운 것도 흘러내린 흔적으로 자주 언급돼요. 실제로는 당시 유리를 돌려 펴서 만드는 방식이라 두께가 고르지 않았고, 장인들이 두꺼운 쪽을 주로 아래로 끼웠어요. 위쪽이 더 두꺼운 창도 남아 있어요. 상온 유리의 점성을 계산한 연구에 따르면 눈에 띌 만큼 흘러내리는 데 우주의 나이보다 훨씬 긴 시간이 걸려요. 2천 년 된 로마 시대 유리그릇도 처음 모양 그대로 남아 있어요 :)

Answer 2

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

유리는 우리가 사용하는 온도에서 보면 액체가 아니라 고체로 보입니다. 결정처럼 원자들이 규칙적으로 배열된 결정질 고체가 아닌 배열이 불규칙한 비정질 고체라는 점이 특징입니다.

유리는 액체를 빠르게 식힐 때 원자들이 규칙적인 결정 구조를 만들지 못한 채 움직임이 거의 멈춘 상태이기 때문에 배열만 보면 액체처럼 불규칙하지만, 실온에서는 형태를 유지하고 탄성도 가지고 있어 고체의 성질을 보입니다. 액체 구조를 얼려 놓은 고체? 정도로 이해할 수 있습니다.

유리는 실온에서 점성이 매우 커서 사람이 사는 시간 범위 내에서는 관찰하기 어려울 겁니다. 정말 오랜 시간이 지나면 흘러 내린게 느껴질지 모르겠네요.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

결론부터 말씀드리면 우리가 창문에 사용하는 유리는 액체가 아니라 비정질 고체이며 시간이 흐른다고 해서 중력에 의해 아래로 흘러내린다는 속설은 과학적으로 근거 없는 대표적인 오해입니다. 유리는 액체처럼 원자들이 규칙적인 결정 구조를 이루지 않고 무질서하게 굳어 있는 상태이지만, 상온에서 매우 큰 점성을 지녀 고체로서 형태를 완벽하게 유지합니다. 중세 시대 성당의 오래된 유리창 아래쪽이 두꺼운 이유는 과거의 유리 제조 기술이 균일하지 못해 판유리를 만들 때 생긴 두께 차이에서 비롯된 것일 뿐 액체처럼 흘러내렸기 때문이 아닙니다 물리적 성질과 전단 응력에 대한 반응을 기준으로 볼 때 유리는 단단한 고체로 분류되며 일상생활에서 고체로 취급하는 데 아무런 문제가 없습니다

Answer 4

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

창문은 고체가 맞습니다.

유리가 액체처럼 흘러내린다는 말은 사실이 아니면 선풍기 괴담과 같은 대표적인 오해 입니다.

유리는 형태와 부피가 일정하게 유지되며 실온에서는 액체처럼 흘러내리지 않는 완벽한 고체 입니다.

하지만 그런 오해가 발생할 수 있는게 분자 배열만 액체를 닮았습니다. 원자 구조가 일반 고체처럼 규칙적이지 않고 액체처럼 불규칙하게 엉켜있어 과학계에서는 이를 비결정성 고체 라고 부릅니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)