차가운 물이 얼때보다 뜨거운 물이 얼때 더 단단하게 언다?
동료들과 이야기를 나누던 중 한 명이 물이 차가운 상태에서 얼때와 뜨거운 상태에서 얼때 단단함의 차이가 난다고 하네요. 뜨거운 상태일 때 어는 물이 더 단단하게 어는게 맞는건가요?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 이조은 과학전문가입니다.
어느정도 신빙성이 있는 이야기입니다.
얼음을 만들 때 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는데 이걸 음펨바 효과라고 합니다.
물은 수소원자와 산소원자의 공유결함으로 결합된 분자인데요, 물분자끼리는 수소결합으로 이루어져 있다고 해요. 이때 물의 온도가 높다면 물분자끼리 거리가 멀어지고 에너지를 갖고 있게 되죠. 이때 갑자기 차가워진다면 에너지가 순식간에 방출되고 얼음이 되는 겁니다. 그리고 추가로 뜨거운 물에는 공기방울 등의 불순물이 적어서 땡땡한 얼음이 만들어지는 거죠.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
물의 어는점은 0도입니다. 따라서 뜨거운 물도 온도가 내려가는 과정을 격어서 얼게 됩니다. 물에 혼합이 있지 않는한 물 분자구조는 동일하기 때문에 크기도 같고 강도(단단함)도 같습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
뜨거운물이 더 빨리 언다는 이론이 있습니다. 하지만 단단함의 정도는 빨리 어는 것 보다 천천히 충분히 어는 것이 더 단단하지 않을까요?
음바페 효과
뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는 현상. 상식적으로 이해하기 힘들고 그만큼 드물지만 엄연히 관측되는 현상이며, 동시에 오래도록 이유가 명확히 밝혀지지 않은 물리학의 난제 중 하나이다.
당연히 모든 상황과 조건에서 뜨거운 물이 더 빨리 어는 것은 아니며, 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).
혹한기에 지붕 등에 쌓인 눈이나 얼음을 빠르게 처리하려고 뜨겁게 데운 물을 썼다가 금방 얼어 버리는 현상을 음펨바 효과와 혼동할 수 있으나, 단순히 뜨거운 물이 빨리 얼어붙는 것은 음펨바 효과와는 거리가 멀다. 같은 상황에서 찬물보다 뜨거운 물이 빨리 어는 효과가 음펨바 효과인데 이를 단순히 뜨거운 물이 매우 추운 기온에서 빨리 어는 것과 혼동하지 말자. 오이먀콘 같은 영하 48도 이하의 매우 추운 지역에서 컵에 담긴 뜨거운 물을 공중에 뿌리면 순식간에 눈보라처럼 얼어버리는 것도 마찬가지.
말씀하신 효과는 음펨바 효과 입니다.
아직 여러 가설들이 있지만 정확히 증명되지는 않았습니다.
물을 가열할 때 공유 결합 길이를 줄여가면서 에너지를 놓게되는데,
뜨거운 물이 에너지 양이 많아 냉각시에 더 빠른 에너지로 방출되어 말씀하신 현상이 발생한다고 보고 있습니다.
