냉장고 안의 물이 얼 때 부피가 커지는 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 일반적인 물질들은 얼면 부피가 작아진다고 하던데요, 반면에 냉장고 안의 물이 얼 때 부피가 커지는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요.

말씀해주신 것과 같이 대부분의 물질은 온도가 낮아지면 분자 운동이 줄어들면서 입자 간 거리가 가까워지고, 그 결과 고체 상태에서 부피가 작아집니다. 그러나 물(H₂O)은 예외적으로 얼 때 부피가 커지는 독특한 물질인데요 그 이유는 물 분자 간에 작용하는 수소결합 때문입니다.

액체 상태의 물에서는 분자들이 끊임없이 움직이면서 수소결합이 생겼다가 끊어지기를 반복하는데요, 이때 분자들이 서로 가까이 붙어 있어 비교적 조밀한 구조를 가집니다.

하지만 물이 0 ℃ 이하로 냉각되어 얼음으로 바뀌면, 물 분자들이 일정한 방향으로 정렬되며 규칙적인 육각형 격자 구조를 형성합니다. 이 구조는 내부에 빈 공간이 많기 때문에, 같은 질량의 물이라도 얼음 상태가 액체 상태보다 부피가 약 9% 정도 커집니다. 즉, 물이 얼 때 부피가 커지는 이유는 수소결합으로 형성된 얼음의 육각형 결정 구조가 분자 사이의 간격을 넓히기 때문이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

물은 얼게 되면 분자의 배열이 정렬되면서 액체일때보다 부피가 증가하게 되어있습니다~ 물질의 특성입니다