냉동실에 한시간정도 있던 소주를 흔드니까 어는데 왜그런가요?
냉동실에 차갑게하려고 소주를 한시간정도 넣어뒀다가 뺴서 흔드니까 얼음이 얼어버리는데
그건 무슨원리로 얼음이 얼어버리는건가요?
안녕하세요.
소주가 냉동실에서 얼음으로 변하는 현상은 과냉각(supercooling)과 결정화(nucleation)의 원리에 기반을 두고 있습니다. 이 현상을 이해하려면 과냉각에 상태에 대해 선행된 설명이 필요합니다. 과냉각이란 액체가 그 녹는 점 아래의 온도까지 냉각되어도 고체 상태로 변하지 않는 상태를 말합니다. 이러한 상태에서 액체는 매우 불안정하며, 작은 외부 자극에 의해 급격하게 결정화하여 얼음으로 변할 수 있습니다.
소주와 같은 알코올 음료는 순수한 물보다 어는점이 낮습니다. 이는 알코올 분자가 물 분자 사이의 수소 결합을 방해하기 때문입니다. 따라서 소주는 일반적인 냉동실의 온도에서도 완전히 얼지 않고 과냉각 상태로 남아 있을 수 있습니다. 이 때 소주병을 흔드는 행위는 액체 내부에 작은 기포나 입자를 움직이게 하여 결정화를 촉진하는 "핵 생성 자리(nucleation sites)"를 제공합니다. 이 핵 생성 자리에서 물 분자들이 결집하기 시작하며, 이로 인해 소주 전체가 급속하게 얼음으로 변할 수 있습니다.
이러한 현상은 소주 뿐만 아니라 다른 알코올 음료에서도 관찰될 수 있으며, 알코올 농도가 결저오하 시작점을 낮추는 역할을 합니다. 이런 현상은 물리화학의 관점에서 바라보았을 때, 순수한 물질의 상태 변화와는 다른 복잡한 역학이 작동되는 것을 보여주는 예입니다. 소주를 드시면서 과학적 원리를 궁금해하는 질문자님의 물리학을 향한 학문적 추구를 응원합니다. ^^