얼음은 아무리 무거워도 물에 뜨는 이유가 무엇일까요?
얼음은 아무리 무거워도 물에 무조건 뜨는 것 같던데
왜 얼음은 무게와 상관없이 무조건 물에 뜨는 걸까요?
얼음이 뜨는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 과학전문가입니다.
물이 얼음으로 상변화하면 부피가 커지기 때문입니다. 부피가 커지면 밀도가 감소하고, 동일한 부피의 무게가 줄어든다는 의미입니다. 밀도가 작은 물질은 밀도가 큰 물질위에 뜨게되는데, 무거운 빙산도 얼음의 일부 증가한 밀도만큼 물위에 뜨고 나머지는 물속에 잠겨있게 됩니다.
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
어떤 혼합물에서 각 물질을 구성하는 구성성분들의 단위부피당 질량, 즉 밀도가 낮으면 가라앉지 않고 떠 있습니다
액체 물에서 수소 결합은 하나의 물 분자를 약 3.4개의 다른 물 분자와 결합시킵니다.
물이 얼어 얼음이 되면 물 분자는 4개의 다른 물 분자와 수소 결합되며 분자 사이의 공간을 늘리는 단단한 격자로 결정화됩니다.
이로 인해 얼음은 액체 상태의 물보다 밀도가 약 9% 낮아지고 물 위에 떠 있습니다.
다시 말하면, 얼음은 수소 결합으로 인해 물보다 약 9% 많은 부피를 차지하고 이로 인해 얼음 1 리터의 무게는 물 1 리터의 무게보다 적습니다.
수소의 동위원소인 중수소로 구성된 ‘중수(Heavy water)’를 이용해 얼음을 만든다면, 이 얼음은 물에 넣어도 뜨지 않고 가라앉습니다
물의 밀도가 4도에서 가장 크기 때문에 얼음이 물에 뜨게 됩니다.
밀도가 크면 부피대비 질량이 크다는 뜻인데, 물이 4도에서 가라앉기 시작합니다.
최종적으로 얼음은 물의 분자 내에 빈 공간이 생겨 밀도가 낮아지게 되고
밀도가 낮아지니 물에 뜨게 됩니다.