왜 뜨거운 물은 차가운 물보다 빨리 어는지 알고 싶어요!
아이와 함께 영상을 보다보니 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 언다고 하더라구요 사실 처음 안 사실은데 이러한 사항을 아이에게 설명을 해주고 싶은데 쉽게 원리 설명을 부탁 드려요~
안녕하세요. 박기형 과학전문가입니다.
아직까지 풀리지 않은 미스터리 중에 하나입니다.
정확하게 왜 뜨거운 물이 더 빨리 어는지에 대한 과학적인 증명은 없지만 가장 유력한 가설은 온도가 높을 때 분자 운동이 더 활발하기 때문으로 보고 있습니다. 그에 따라 뜨거운 물을 얼렸을 때 얼음이 더 투명하지요.
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
뜨거운 물이 왜 더 빨리 어는지 과학적인 근거로 명확하게 밝혀진 진실은 없습니다.
가장 유력한 추측은 뜨거운 물이 분자 간 거리가 더 멀어짐에 따라 상대적으로 빨리 얼게 되는 것 입니다.
안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.
정확하게 발혀진 바는 없지만 입자간의 공간과 운동성이 높아서 어는시간이 더 빠르지 않나 생각합니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.
물 분자는 주변 환경과 열을 교환하는데, 열은 분자의 운동 에너지를 증가시킵니다. 따라서 뜨거운 물은 높은 온도를 가지며, 그 결과로 높은 열 에너지를 포함하게 됩니다.
열역학 제 2 법칙은 열 역학적 과정의 방향을 결정하는 법칙으로, 에너지는 항상 높은 엔트로피(무질서) 방향으로 흐릅니다. 뜨거운 물과 차가운 물 사이의 엔트로피 차이로 인해 열전달이 발생하게 됩니다.
따라서, 뜨거운 물은 차가운 물로 열이 전달될 때, 뜨거운 물의 높은 열 에너지가 차가운 물로 이동하고, 이 과정에서 열 역학 제 2 법칙에 따라 엔트로피가 증가하며, 뜨거운 물은 차가운 물로 빨리 얼려지게 됩니다.
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.
일반적으로 뜨거운물이 차가운물 보다 더 많은 온도가 내려가야한다고 생각합니다.
하지만 물 분자 구조를 살펴본다면 그 부분이 잘못됨을 알수있습니다.
뜨거운 물일수록 물분자 간 간격이 넓어지게 됩니다.
넓어진 간격에 의해 열 방출도 쉽게 일어나게되며,
결국 차가운물 보다 빨리 얼게되는 것이죠.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
비교적 뜨거운 액체'가 '비교적 차가운 액체'보다 더 빨리 고체로 상전이하는 현상을 의미한다. 상식적으로 이해하기 힘들고 그만큼 드물지만 엄연히 관측되는 현상이며, 동시에 현재까지 정확한 원인이 밝혀지지 않은 물리학의 난제 중 하나이다.
당연히 모든 상황과 조건에서 뜨거운 액체가 더 빨리 어는 것은 아니며 대부분의 경우는 차가운 액체가 빠르게 언다. 그릇 모양이나 불순물의 유무 등 각종 변수에 따라서 이 효과가 명백히 관측될 수도, 또는 미미하여 관측되지 않을 수도 있다. 덕분에 실험을 하더라도 효과를 재현하기가 일단 쉽지 않은 것도 하나의 난점인데, 일단 《뉴 사이언티스트》에 따르면 섭씨 35도와 5도의 물을 각각 비교할 때 효과가 극대화된다는 모양. 또한 음펨바 효과를 엄밀하게 정의하려면 "언다"라는 것이 정확히 무엇인지 짚는 것부터 선행되어야 한다("언다"에 대한 학설 제시). 이를테면 섭씨 0도에 도달한 순간인지(어는점 도달설), 얼음 결정이 만들어지는 순간인지(결정 생성 시작설), 아니면 액체인 물이 완전히 고체가 되는 순간인지(결정 생성 완료설) 등 "언다"라는 단어로 일컬을 수 있는 모든 경우의 수(→학설)를 모조리 짚어낸 다음 각 경우의 수별로 하나하나 논리적으로 짚어나갈 필요가 있다(=법률적 사고방식). 재현이 쉽지않다는 점 때문에 음펨바 효과를 부정하는 학자도 많다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
뜨거운 물은 차가운 물보다 빨리 어는 이유에 대해서는 아직까지 명확하게 밝혀진 바가 없습니다. 그러나, 다음과 같은 몇 가지 가설이 있습니다.
대류로 인한 열 손실: 뜨거운 물은 차가운 물보다 더 많은 열을 가지고 있습니다. 따라서, 뜨거운 물은 차가운 물보다 더 많은 열을 대류로 인해 주변에 방출하게 됩니다. 이로 인해 뜨거운 물은 차가운 물보다 더 빨리 온도가 내려가게 됩니다.
과냉각 현상: 물이 0℃ 이하로 내려가도 얼지 않는 현상을 과냉각 현상이라고 합니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 과냉각 현상이 더 쉽게 일어납니다. 따라서, 뜨거운 물은 차가운 물보다 더 빨리 얼게 됩니다.
하지만 모두 가설일뿐 정확하게 밝혀진것 없습니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
뜨거운 물은 차가운 물보다 빨리 증발하고 냉각될 수 있습니다. 이는 뜨거운 물이 냉각되면서 주위로 열을 빠르게 전달하여 물의 온도를 빨리 낮출 수 있는데, 이로 인해 얼어버리는 시간이 더 짧아질 수 있습니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 불순물을 더 많이 포함하고 있을 수 있습니다. 불순물은 얼음의 결정 형성을 돕는 핵으로 작용할 수 있어, 불순물이 더 많은 뜨거운 물은 더 빨리 얼 수 있습니다.뜨거운 물은 차가운 물보다 물 분자 간의 수소 결합이 약해질 수 있습니다. 이로 인해 분자들이 더 자유롭게 움직이며, 얼음의 구조 형성에 있어서 더 유리한 조건을 만들 수 있습니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
쉽게 말씀드려 물이 어는데 0이 되어야 한다고 했을때
차가운물이 20이고 뜨거운물이 100입니다.
이때 차가운물 20->0 보다 뜨거운물 100->0으로 되는것이 더 큰 에너지를 잃는 것이기 때문에
차가운물보다 뜨거운물이 더 빨리 얼음이 되는것으로 알고 있습니다.
안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.
뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼어버리는 현상을 "Mpemba 효과" 또는 "역역학적 얼음 현상"이라고 부릅니다. 이 현상은 아직 완전히 이해되지 않았지만 몇 가지 예상할수 있는 부분이 있습니다.
1.Convection 현상:
뜨거운 물은 냉각될 때 더욱 강력한 대류(물의 혼합)를 유발할 수 있으며, 이것이 더 빠른 얼음 형성에 기여할 수 있습니다.
2.물의 초기 상태:
뜨거운 물은 초기 온도가 높기 때문에 얼음 형성 과정에서 초기 열을 빠르게 잃을 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 Mpemba 효과는 여전히 연구가 진행 중이며, 모든 상황에서 나타나는 현상은 아닙니다.환경 조건에 따라 결과가 달라질 수 있으므로 일반적인 규칙은 적용되지 않을 수도 있습니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
같은 냉각 조건에서 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 얼음이 되는 '음펨바 현상'(Mpemba Effect)이라고 합니다.
이 현상을 대류현상으로 설명하기도 합니다. 뜨거운 물의 경우 외부에 접한 위쪽 물이 식으면서 안쪽의 물과 온도차가 커집니다. 그 때문에 뜨거운 물은 차가운 물보다 대류현상이 더 활발하게 일어나 바깥으로 열을 더 빨리 빼앗기기 때문에 더 빨리 업니다.
