물이 얼면 왜 부피가 커지나요?

물이 얼면 부피가 커지는데 왜 커지는것인가요? 펫트병 얼리면 펫트병이 터져서 궁금합니다. 그이유를 과학적으로 설명해주세요.


총 6개의 답변이 있어요.

효도**** 전문가 인증 뱃지

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.

고체와 액체사이의 상태변화에서 어떤 관계가 있기에 다른 물질의 상태변화시 부피변화와 다른 걸까요?

바로 수소결합이라는 현상때문인데요.

분자형이 굽은 형태가 되는 이유는 산소와 수소의 결합이 된 전자가 H-O-H이런식으로 있다면 분자형태가 180도 일자형이 됩니다.

하지만 산소주변에는 수소와 결합되지 않는 전자가 있습니다.

흔히 전자는 음전하를 띄고 있는것은 거의 대부분 알것라고 생각합니다.

자석의 경우 N극과 S극이 있듯이 서로 같은 극끼리는 밀려는 현상이 있습니다.

그렇듯이 산소와 수소와 결합하지 못한 전자들이 서로 밀려는 성질로 인해 물의 경우 굽어져 있습니다.

2023. 01. 02. 21:43
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    전자직군무원

    안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.

    물이 얼면서 부피가 커지는 이유는 바로 물만이 가지고 있는 특수한 결합때문입니다. 그 결합은 수소결합입니다. 다른 액체는 그렇지 않지만 물만이 얼면서 부피가 커지는데 그 때 그 결합이 서로 각을180도를 유지하면서 사각형같은 모양이 됩니다. 그러면서 부피가 커집니다.

    2023. 01. 02. 20:40
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      안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

      물분자 하나의 분자구조를 보면 일정각도로 꺾여있습니다.

      때문에 산소쪽의 끝은 마이너스, 수소쪽의 끝은 플러스로 정전기적 분극이 되어있습니다.

      얼음이 언다는것은 물분자들끼리의 거리가 가까워지고 활동성이 줄어든다는것을 의미하는데, 거리가 가까워지면서 수소부분과 산소부분이 정전기적 강한결합을 하는 수소결합이 발생합니다.

      여기서 특정 각도로 꺾여있는 물분자의 특성에의해 격자구조가 만들어지는데, 이 격자사이사이 빈공간이 발생하며 오히려 단위부피당 물분자갯수가 줄어들게됩니다.

      즉, 밀도가 낮아지는것입니다.

      기름을 얼리면 해당 결합을 하지못하므로 고체기름은 액체기름 아래로 가라앉게됩니다.

      감사합니다.

      2023. 01. 02. 20:35
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        사이언스과학전문학원

        안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.

        물분자가 얼음이 될때 분자간에 수소결합이 일어나게 되고 그과정에 분자간의 거리가 액체보다 평균적으로 멀어지게 되면서 부피가 증가하게 됩니다~

        2023. 01. 02. 19:55
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          물의 온도가 내려가면 어는점으로 인해 불규칙하게 움직이던 분자(액체)들이 규칙적으로 배열되게 됩니다.

          이 규칙적으로 배열이 되는 것이 고체인 얼음입니다.

          이때 물 분자가 배치되면서 분자들 사이에 빈 공간이 생겨 부피가 커지게 됩니다.

          2023. 01. 02. 19:37
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            안녕하세요.

            물이 얼면 부피가 늘어나는 까닭은:  대부분의 물질이 액체에서 고 체로 될때 부피가 증가합니다. 물은 액체 상태일 때는 물분자들이 오각형 형태로 있습니다.


             


            그런데 중요한 것은  이 오각형 안에 물분자가 한개가 더 들어갈수 있는것 입니다.빗방울의 경우에서 빗방울 중심에서 물 분자들 끼리  수소결 합으로 서로 당겨서 원형이 되는것 처럼 물의 경우  부피를 최소한으로 줄일려고 합니다.


             


             서로 좋아하는 사람들끼리 붙어 있는 것처럼 물 분자들도 서로 붙어 있으 려고 합니다. 고체의 경우 즉! 얼음의 경우 육각형 으로 물 분자 들이 모여 있습니다.  물의 경우 액체보다 고체상태가 더 부피가 커지는 것이죠  그리고 질량은 =부피*밀도 입니다. 물이나 얼음이나 질량이 1kg 씩 있다고 치면 물의 경우는 오각형이 되고 얼음은 육각형이 되겠죠 즉, 물의 경우 보다  부피가 더 크게 됩니다.



            2023. 01. 02. 19:29
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