음료수가 충격으로 액체에서 고체로 순식간에 바뀌는 이유가 무엇인가요?
자동차 안에 유리병에든 음료수 한박스를 넣고 한파때문에 집으로 가지고 올라고 확인을 했습니다.
분명이 액체상태 그대로 있었는데 음료수를 들다가 놓쳐서 자석에 떨어졌는데 갑자기 액체이던 음료수가 얼음으로 순식간에 바뀌는걸 눈으로 확인했습니다. 유리병은 깨지진 않았지만 이 현상이 신기해서 어떤 현상인지 궁금해졌습니다.
영하온도에서 가만히 있는 액체상태를 유지하다가 흔들거나 충격으로 얼어버리는 이유가 무엇인가요?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 과학전문가입니다.
불순물이 없는 순수한 물은 얼음 핵(core)이 없어서 영하 이하로 온도가 내려가도 액체로 유지되는 과냉각 현상이 발생할 수 있습니다. 얼음이 얼기 위해서는 물분자가 강하게 결합하고 질서있게 정렬해야 하는데 이러한 반응이 시작되기 위해서는 얼음 핵이 필요합니다. 외부에서 충격을 주게되면 작은 얼음 입자가 생겨서 얼음핵 열할을 하게 되고 낮은 온도이기 때문에 급속하게 얼는 현상이 발생합니다.
음료수가 슬러시가 되는 것은 과냉각 상태에서 나타나는 현상입니다.
음료수가 어는점 이하가 되더라도 아직 액체의 상태가 유지되는데,
이것을 과냉각이라고 합니다.
즉, 어는점 이하라고 해서 모든 액체가 땡!하고 바로 얼지 않습니다.
그런데 이 상태에서 충격을 가하게 되면 액체에서 고체로 급격히 상변화가 일어나게 됩니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
물질의 상(phase)이 변할 때는 반드시 열 출입을 전제로 합니다.
말하자면 얼음(고체)이 녹아서 물(액체)가 되기 위해서는 섭씨 0도 이상의 온도가 필요하고, 주위에서 열을 흡수하여 물이 되기 때문에 주위의 온도는 낮아지게 됩니다.
반대로 물이 얼음이 되기 위해서는 섭씨 0도 이하의 온도가 필요하며 자기가 가지고 있던 열을 밖으로 방출하면서 얼음이 되기 때문에 주위의 온도는 높아지게 되는거죠.
즉 동일한 온도와 동일한 압력의 조건에서 액체-고체 간 변환이 일어나는 물질은 단 하나도 없습니다.
물질의 상이 변하기 위해서는 온도가 바뀌든지 압력이 바뀌든지 무언가 하나는 바뀌어야 한다는 것이고
그 변화가 용이하게 일어나기 위해서는 녹는점(혹은 어는점)이 상온 근처에 있어야 하죠.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
얼어야하는 온도에서 얼지않고 있는 액체를 과냉각상태라고 합니다.
이미 얼었어야함에도 액체로 존재하기때문에 작은 자극에도 바로 고체화가되는 것입니다
