따뜻한 물과 찬물을 동시에 얼리면 왜 따뜻한 물이 먼저 어는걸까요?
따뜻한 물과 찬물을 동시에 얼리면 왜 따뜻한 물이 먼저 어는걸까요?
그리고 따뜻한 물을 얼린 얼음과 찬물을 얼린 얼음중에서 녹는건 어떤 얼음이 먼저 녹나요?
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다
일반적으로 물은 상온에서 액체 상태를 유지합니다. 그러나 물의 온도가 높아지면 물 분자들의 운동 에너지가 증가하게 되어 분자 간 거리가 멀어지고 물 분자들이 더욱 빠르게 움직입니다. 이러한 움직임은 뜨거운 물이 더 빨리 증발할 수 있도록 만듭니다.
증발은 물 분자가 액체에서 기체로 상태가 변하는 과정입니다. 뜨거운 물은 온도가 높기 때문에 물 분자의 증발 속도가 증가합니다. 따라서 뜨거운 물은 증발하는 동안 물 분자가 액체에서 기체로 변하는 데 필요한 열을 빨리 방출하게 됩니다. 이 과정에서 뜨거운 물은 주변 공기와 더 많은 열을 교환하며 식어나가게 됩니다.
반면, 미지근한 물은 온도가 낮기 때문에 증발 속도가 느리며, 액체 상태를 유지하는 동안 물 분자가 주변에 더 많은 열을 흡수하게 됩니다. 이러한 이유로 뜨거운 물은 미지근한 물보다 빨리 식어서 얼어버리게 됩니다.
두 얼음의 녹는 속도는 차이가 없습니다
따뜻한 물과 찬물을 동시에 얼리면 왜 따뜻한 물이 먼저 어지는지에 대한 이유는 'convective flow(대류 흐름)'라는 현상 때문입니다. 따뜻한 물은 냉각될 때 밀도가 변하게 되어 상대적으로 더 무거워지고 찬물은 데워질 때 밀도가 변하여 더 가벼워집니다. 이로 인해 냉각이 시작되면 따뜻한 물은 냉각이 더욱 신속하게 일어나고 찬물은 데워지면서 위로 올라가게 됩니다. 이러한 대류 흐름 때문에 따뜻한 물이 먼저 얼게 되는 것입니다.
따뜻한 물을 얼린 얼음과 찬물을 얼린 얼음 중에서 녹는 얼음은 따뜻한 물을 얼린 얼음이 먼저 녹습니다. 이는 얼음이 녹을 때 열이 필요하다는 것과 따뜻한 물을 얼린 얼음은 얼음 내부에 열을 더 많이 저장하기 때문입니다. 이러한 이유로 따뜻한 물을 얼린 얼음은 찬물을 얼린 얼음보다 조금 더 느리게 녹게 됩니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
따뜻한 물과 찬물을 섞어서 얼리면, 따뜻한 물이 먼저 얼어버리는 현상은 "냉각수 이펙트(cold water effect)"라고 불립니다. 이 현상은 냉각수와 더운 물이 서로 다른 밀도를 가지고 있기 때문에 발생합니다.
따뜻한 물은 더운 상태에서 냉각되면서 밀도가 증가합니다. 따라서, 따뜻한 물은 찬물보다 밀도가 높아집니다. 그리고 냉각이 진행되면서 따뜻한 물의 밀도가 계속해서 증가하게 됩니다. 이렇게 따뜻한 물의 밀도가 증가하면, 찬물과의 밀도 차이가 줄어들게 됩니다.
따라서, 찬물과 따뜻한 물을 섞어서 얼리면, 냉각수 이펙트로 인해 따뜻한 물이 먼저 얼어버리게 됩니다. 이러한 현상은 냉각수 이펙트 외에도, 물의 화학적 성질에 따라서도 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 소금이 녹아있는 물은 냉각수 이펙트가 아닌, 역온도 이펙트로 인해 찬물이 먼저 얼어버릴 수 있습니다.
안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.
뜨거운물이 먼저어는 것을 발견한 사람은 탄지니아의 음펨바라고 합니다.
그래서 이 현상을 음펨바 현상이라고 부르는데요.
이게 가능한 이유는 뜨거운물의 분자거리는 차가운물의 분자거리보다 상대적으로 길기 때문에 방출하는 에너지가 많습니다.
→ 결론적으로 뜨거운물은 축적된 에너지양이 많아 냉각 시 더 빨리 에너지를 방출하게 되어 먼저 얼게 된다고 합니다.
이상입니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
찬물과 따뜻한물을 얼리면 당연히 찬물이 먼저얼죠.
물이 얼기위해서는 물에서 일정이상의 잠열(숨은열)을 빼앗아야 합니다.
이때 잠열이란 상전이를 일으킬 수 있는 에너지를 말합니다.
이 잠열은 물질마다 고유한 값을 갖습니다.
그러면 이제 찬물과 따뜻한물을 얼린다는 가정하에 필요한 에너지는
물의 온도를 상전이를 일으키는 온도까지 낮추는데 이용되는 에너지입니다.
같은 에너지를 흡수했을때 먼저 어는점에 도달하는것은 당연히 찬물이
되겠죠?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
차가운 물과 따뜻한 물을 얼리면 따뜻한 물이 더 빨이 얼어버립니다.
왜냐하면 뜨거운 물이 빨리 어는 건 온도가 0도로 더 빨리 떨어졌다는 뜻입니다.
이것은 곧 열을 더 많이 빼앗겼다는 뜻입니다.
즉, 뜨거운 물에서는 찬물보다 증발현상이 더 활발하게 일어나는데 이때는액체가 기채로 되기위해 주변의 열을 빼앗아 갑니다.
이처럼 물이 갖고 있던 열에너지를 빠르게 빼앗기면 물이 빨리 식게 되고, 그 결과 찬물보다 더 빨리 0도 이하로 떨어지게 되지요.
냉동실에 뜨거운물을 넣었을 때 더 빨리 얼음이 어는 것과 같은 이치입니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.따뜻한 물과 찬물을 얼리면 따뜻한 물이 먼저 얼게 되는 현상을 'MPL' 현상이라고 합니다. MPL은 'Mpemba Effect'의 약자로, 탄수화물 우유나 아이스크림, 물 등에서도 관찰됩니다.
이러한 현상의 원인에 대해서는 여러 가설이 제시되고 있지만, 아직은 완전하게 이해되지 않은 부분이 많습니다. 하지만 대부분의 이론은 따뜻한 물 분자들이 찬공기와 만나면서 냉각 과정에서 분자들이 더 밀집하게 배열되어 얼리기 시작하는 것으로 설명하고 있습니다. 또한, 따뜻한 물에서 빠르게 증발하는 물분자가 찬공기와 만나 냉각되면서 결정화가 촉진되는 것으로도 설명되기도 합니다.
하지만 이에 대한 확실한 결론은 나오지 않았습니다. 더 많은 연구가 필요하며, 이 현상은 각종 분야에서의 연구 대상으로 여전히 연구되고 있습니다.
녹는 속도는 둘 모두 동일한 상태로 시작하므로 같은 시간에 녹을겁니다.