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저수지에 있는 물은 왜 바닥까지 얼지 않고 표면만 어는 건가요?
저수지에 있는 물은 왜 바닥까지 얼지 않고 표면만 어는 건가요?
항상 보면 표면만 얼어서 이표면만 구멍을 뚫어서 낚시를 하는 것을 많이 봤습니다.
왜 바닥까지 얼지 않는 건지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
그 이유는 수면의 얼음이 단열재 역할을 하기 때문입니다.
얼음은 물보다 밀도가 작아서 연못이나 호수에 뜨게 됩니다. 그 얼음이 차가운 공기를 막는
역할을 하게 되어, 물이 바닥까지 얼어붙는 것을 방지합니다.
저수지가 충분히 깊으면 얼더라도 바닥까지 얼 가능성이 낮아집니다. 물은 열을 전도하는 속도가 느린 편입니다. 따라서 표면이 먼저 냉각되고 바닥까지 열이 전달되는 데는 시간이 오래 걸립니다.
그건 물의 밀도와 관련이 있습니다. 물만 다른 액체성 물질과 달리 특이하게 4도로 냉각되면 가장 무거워지기에 바닥으로 가라앉습니다. 표면의 물이 4도 이하로 냉각되면 오히려 가라앉지 않고 표면에 남아 얼게 됩니다.
그 표면 얼음은 단열을 일으켜 아래쪽 물이 더 냉각되지 않게 돕습니다. 겨울철에는 표면에 얼음이 더욱 물의 혼합을 일으키지 않아 물은 고여있게 되어 비교적 아래의 물은 따뜻하게 됩니다.
저수지를 비롯해서 바다나 호수의 물 역시 얼때는 표면부터 어는데요 물은 4도에서 밀도가 최대이기 때문에 표면에 있는 물이 4도가 되면 아래로 내려가고, 4도 이하로 떨어진 물의 경우는 4도의 물보다 밀도가 낮아서 그대로 떠있다가 얼게 되는 것입니다. 따라서 아래쪽은 4도의 물로 이루어져있기 때문에 일반적으로 얼지 않으며 물의 표면만 어는 것이라고 할 수 있습니다.
겨울이 그렇게 차갑지 않고 호수 전체를 얼기 위한 에너지가 없으며 전체를 얼게 하기에는 아래 까지 열 에너지 전달이 잘안 되어서 호수 바닥은 얼지 않습니다. 또 공기가 차가운 것과 물이 차가운 것은 다르기 때문에 얼음이 둘의 상호작용을 방해하고 있습니다.