안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
얼음물에 소금을 조금 넣었을 뿐인데 온도가 영하 10°C, 많게는 영하 20°C 근처까지 내려 갈 수 있습니다. 이 현상은 화학에서 어는점 내림과 융해열 흡수가 동시에 작용하기 때문에 일어납니다. 그 원리에 대해 설명해 드릴게요.
순수한 물은 0°C에서 물분자들이 서로 결합하여 얼음 결정이 됩니다. 하지만 여기에 소금을 녹이면 나트륨 이온과 염화 이온으로 쪼개져 물분자 사이에 끼어들고, 얼음 결정을 만드는 과정을 방해합니다.
이로 인해 물이 얼기 위한 기준 온도가 0°C보다 훨씬 낮아지는 어는점 내림 현상이 일어납니다. 결과적으로 물분자가 이 방해를 뚫고 강제로 붙으려면 0°C보다 훨씬 더 낮은 온도가 되어야만 겨우 얼 수 있게 됩니다. 즉, 물의 어는점 자체가 영하로 낮아진 것입니다.
어는점이 영하로 떨어지면 기존의 0°C 얼음은 자신이 얼어있을 수 있는 조건보다 따뜻한 상태가 되어 빠르게 녹기 시작합니다. 이때 얼음이 물로 변하며 주변의 열을 강제로 빼앗는 융해열 흡수 반응이 일어납니다. 어는점이 낮아져 급격히 녹는 얼음이 주변 열을 뺏어가면서 전체 온도가 영하 10°C에서 최대 영하 21°C까지 뚝 떨어지게 됩니다.