얼음은 왜 미끄러운 것인지 알려주세요.
평소 얼음을 자주 먹는데요.
먹을때마다 궁금한 점이 있었습니다.
얼음이 왜 미끌미끌한 것일까?
그리고 컬링선수들이 빙판을 닦는 이유와도 상관관계가 있을까요?
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
얼음은 거친 면이 없습니다. 이에 따라 상대 물체와의 마찰력이 거이 0 에 가까운 수준이 됩니다. 이에 따라 미끄러운 특징이 있는 것 이죠.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
얼음이 왜 미끌미끌한지에 대해 궁금하신 것 같아요. 얼음은 물이 얼어서 만들어지는데 물 분자들이 얼어서 얼음 결정체를 만들면서 붙어있게 됩니다. 이 때 물 분자들은 서로에게서 멀리 떨어져 있기 때문에 얼음의 표면은 매우 매끄럽게 만들어지게 됩니다. 그래서 얼음 위에 물방울이 떨어지면 물방울이 얼음 표면과 닿는 부분에서 물 분자들이 서로 떨어져 있기 때문에 미끌미끌한 느낌을 주게 됩니다. 실제로 컬링선수들이 빙판을 닦는 이유는 얼음의 미끌미끌함과는 관련이 없습니다. 컬링선수들이 빙판을 닦는 이유는 빙판 위에 머리카락이나 먼지 등이 떨어져서 빙판이 더 미끄러워지는 것을 방지하기 위해서입니다. 빙판 위에 머리카락이나 먼지 등이 떨어지면 그 위에 얼음 결정체가 더 쌓이게 되어 더 미끄러운 표면이 됩니다. 그래서 컬링선수들은 빙판을 닦아서 머리카락이나 먼지 등을 제거하고 더 매끄러운 표면을 만들어서 더 정확한 컬링을 할 수 있도록 합니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
얼음이 미끄러운
이유는 아직 완전히
밝혀지지 않았지만
마찰 녹음과
표면 녹음
이라는 두 가지 주요 원인이 있습니다.
마찰에 의해 얼음 표면이 녹아 얇은 물층이 생기고
이 물층이 윤활제 역할을 하여 미끄러워집니다.
마찰 녹음은 특히 압력이 높거나 온도가 0°C에 가까울 때 발생하기 쉽습니다.
이 이론은 빙판길이 미끄러운 이유를 설명하는 데 유용하지만
빙판 아래 온도가 영하 20°C 이하라도 미끄러운 현상을 설명하지 못합니다.
압력과 마찰에 의해 얼음 분자가 규칙적인 구조에서 불규칙적인 구조로 변형되고
이로 인해 얼음 표면에 얇은 액체층이 생깁니다.
표면 녹음은 온도가 영하 20°C 이하라도 발생할 수 있으며, 빙판 아래 온도가
낮더라도 빙판길이 미끄러운 이유를 설명할 수 있습니다.
최근 연구에 따르면, 이 액체층은 단순한 물이 아니라 불순물을 포함하는 복잡한 액체임이 밝혀졌습니다.
거친 표면은 더 많은 마찰을 발생시켜 미끄러움을 감소시킵니다.
결정 구조가 불규칙적인 얼음은 더 미끄러운 경향이 있습니다.
온도가 높거나 습도가 높을수록 얼음이 더 녹아 미끄러워집니다.
얼음이 미끄러운 이유는 마찰 녹음과 표면 녹음 등
여러 가지 요인이 복합적으로 작용하기 때문입니다.
아직 완전히 밝혀지지 않은 부분도 있지만
과학자들은 지속적으로 연구를 진행하고 있습니다.
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안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
얼음이 미끌미끌한 이유는 얼음 표면에 얇은 물막이 형성되기 때문입니다. 얼음은 일반적으로 얇은 물층을 가지고 있어서 미끌미끌하게 느껴집니다. 이 물층은 얼음과 물 분자들 사이의 상호작용으로 인해 발생하며, 미끌미끌한 특성을 부여합니다.
컬링 선수들이 빙판을 닦는 이유는 빙판의 표면을 매끄럽게 하여 공이 원활하게 굴러가도록 하기 위함입니다. 빙판의 표면이 부드럽고 매끄럽다면 공이 빠르게 굴러가고 컨트롤하기 쉽습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
아직 정확한 이론으로 밝혀지지는 않았으나 가장 유력한가설로는 물체에 의한 압력에 의해서 얼음층과 물체사이 얇은 물층 또는 물 막이생기면서 이로인해 마찰력이 제거된다는 가설입니다.안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
얼음이 미끄러운 이유는 얼음 표면에 있는 물 분자 때문입니다. 오랫동안 얼음이 미끄러운 이유에 대해 정확히 알려진 것은 없었지만, 최근 연구 결과에 따르면 다음과 같습니다.
1. 물 분자의 느슨한 결합: 얼음은 매우 규칙적이고 정돈된 결정 구조를 가지고 있습니다. 그러나 얼음 표면에 있는 물 분자는 주변 분자와 느슨하게 결합되어 있습니다. 이 느슨한 결합은 얼음 표면을 미끄럽게 만듭니다.
2. 물 분자의 움직임: 얼음 표면의 물 분자는 결정 구조에서 떨어져 있기 때문에 상대적으로 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이 물 분자들이 발 밑에서 굴러가며 미끄러지는 것이 얼음의 미끄러움을 설명합니다.
따라서 얼음은 물 분자의 느슨한 결합과 움직임 때문에 미끄러운 특성을 가지게 됩니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 그렇다면 왜 얼음 위를 지나가면 미끄러지는 걸까요? 얼음이 미끄럽다는 것은 상식이지만, 의외로 그 이유 에 대한 의문을 풀기 위한 노력은 오래되지 않았습니다. 본격적인 연구가 시작되기 전, 사람들은 마찰력 때문 에 얼음이 미끄럽다고 생각했습니다. 마찰력이란 접촉하고 있는 두 물체 사이의 움직임을 방해하는 힘을 말 하는데, 바닥이 매끄러울수록 마찰력이 낮아집니다. 하지만 얼음만큼 매끄러운 대리석 위에서는 스케이트 를 타고 달릴 수가 없어서 설명이 부족합니다. 1894년, 영국의 과학자 윌리엄 켈빈은 '압력 녹음 현상'을 주장합니다. 압력으로 얼음이 녹는다는 것입니 다. 대부분의 물질은 압력이 높아질수록 녹는점이 높아집니다. 고체에서 액체로 변할 때 부피가 늘어나 분자 간의 거리가 멀어지기 때문입니다. 압력이 높아지면 분자들의 거리가 늘어나는 것을 억누르게 되어 녹는점 이 높아집니다. 하지만 물은 반대로 고체가 될 때 부피가 늘어납니다. 고체로 변하면서 분자들이 속이 빈 육 각형 구조를 이뤄 부피가 증가하기 때문입니다. 윌리엄은 이를 설명하기 위한 실험을 진행했습니다. 실험의 내용은 간단합니다. 얼음 위에 실을 올려놓고 실에 무거운 추 2개를 매다는 것입니다. 추가 얼음에 압력을 가해 얼음의 녹는점이 낮아지고, 녹은 틈으로 실 이 통과하는 것입니다. 실이 통과한 얼음 윗부분은 압력을 받지 않아 다시 얼게 됩니다. 신기하지 않나요? 이 논리대로라면 스케이트 날이 빙판에 압력을 가해 얼음이 물로 변해 미끄러워야 합니다. 하지만 이 주장은 2005년 미국 로렌스 대학의 교수 로버트 로젠버그에 의해 반박되었습니다. 그는 얼음에 1 기압의 압력을 가해봤자 녹는점이 고작 0.01°C만 낮아진다고 주장했습니다. 영하 10°C 이하의 환경에서 얼음이 녹으려면, 2000기압 이상의 압력이 필요한 것입니다. 로버트는 몸무게가 68kg인 사람이 스케이트 를 신고 빙판에 선 경우를 예로 들었습니다. 일반적인 스케이트 날은 길이 30m에 두께 3mm 정도인데, 이것 을 기준으로 계산하면 두 스케이트 날이 얼음판과 닿는 면적은 18km2입니다. 이것을 무게 68kg의 사람이 누 르면 얼음의 녹는점은 대략 -0.017도가 되는데, 이 정도의 녹는점으로는 얼음이 미끄러워질 수 없습니다. 압력이 아닌 마찰열 때문에 표면이 녹는다는 대안이 나왔습니다. 1939년 영국의 과학자 보든과 휴스가 주장 한 '마찰 녹음 현상'으로, 마찰에 의한 열로 물층이 생겨 미끄럽다는 것입니다. 하지만 이 이론으로는 빙판 위 에 가만히 서있어도 미끄러운 이유를 설명하지 못했습니다. 얼음이 녹지 않은 빙판 위에 사람이 가만히 서있 어도 미끄럽기 때문입니다. 압력 녹음 현상과 마찰 녹음 현상은 결국 모두 얼음이 녹아 물층이 생긴다는 동일한 주장을 하고 있습니다. 사실 얼음 위의 물층 때문에 미끄럽다는 생각은 두 주장이 나오기 전인 1850년, 영국 과학자 마이클 패러데 이가 제시했습니다. 바로 얼음 벽돌 실험을 통해서였는데, 흙으로 구운 벽돌 두 장은 서로 달라붙지 않지만, 얼음 벽돌은 쉽게 달라붙는다는 예를 든 것입니다. 이것은 실생활에서도 쉽게 경험할 수 있습니다. 꽁꽁 언 얼음에 혀를 대본 적이 있나요? 순식간에 붙어버려 난감했을 것입니다. 패러데이는 그 이유를 얼음 표면의 물이 얼어붙기 때문이라고 설명했습니다. 그는 이 현상을 ‘사전용해(premelting)'라 불렀습니다. 하지만 그 당시에는 원자나 분자에 대한 이해가 완벽하지 않았고 영하의 온도에서 물과 얼음이 공존하는 이유에 대한 명확한 설명을 내놓지 못해 쉽게 받아들여지지 않았습니다. 그의 주장은 1세기가 지난 1987년 사실로 밝혀집니다. 후루카와 요시노리를 포함한 일본의 과학자들이 타 원측정법을 사용했고, 이 과정에서 엑스레이로 얼음 표면의 물층을 촬영한 것입니다. 과학자들은 영하 1°C 에서 1~94nm(나노미터, 10억분의 1m) 두께의 매우 얇은 물층이 있다는 것을 확인했습니다. 또한 1996년 미국 로렌스 버클리 연구소의 과학자 가보 소모자이는 얼음 표면에 전자를 쏜 후 튕겨져 나오 는 모습을 관찰해, 영하 148°C까지 전자는 액체인 물과 충돌했다는 결과를 얻었습니다. 이를 통해 ‘표면 녹 음 현상'을 주장합니다. 얼음 표면에 물층이 항상 존재한다는 것입니다. 이후 미국 과학자 츄 등이 헬륨원자 와 이온빔을 통해 실험을 했는데, 결과는 동일했습니다.
출처 : 기상청 블로그 - 얼음이 왜 미끄러운지 아직도 모른다고?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
얼음이 미끄러운 이유는 크게 두 가지입니다. 첫째, 얼음 표면에는 압력과 마찰에 의해 녹아 생기는 얇은 물층이 존재합니다. 이 물층은 마치 윤활제 역할을 하여 마찰력을 줄여 미끄러운 느낌을 줍니다. 둘째, 얼음 분자는 물 분자보다 규칙적으로 배열되어 있어 표면이 매끄럽습니다. 이 매끄러운 표면은 물체가 쉽게 미끄러지도록 도와줍니다. 따라서 얼음은 표면에 존재하는 물층과 매끄러운 표면 구조 때문에 미끄러운 특징을 가진다고 볼 수 있습니다.
안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.
얼음이 지면보다 미끄러운 이유는 표면에 존재하는 얇은 수막 때문입니다. 이 액체 층이 기름처럼 윤활유 역할을 해 마찰력을 줄이는 것입니다. 즉, 물이 있어서 미끄러운 게 아니라 얼음 표면의 물이 더 미끄러운 것입니다. 컬링선수들도 스위핑을 하면서 마찰열로 순간 수막을 만들어 스톤의 속도와 진행방향을 조절하는 것입니다
