물은 얼음이 되면 밀도가 변하는 이유가 무엇인가요?

Question

물은 얼음이 되면 밀도가 변하게되는데 밀도가 변하는 이유가 무엇인가요? 물에서 얼음이 되더라도 밀도는 그대로 유지시킬 수는 없는건가요?

활달한파리매77 · Accepted Answer

안녕하세요. 조사를 해본 결과 물은 얼음이 되면 밀도가 변하는 이유는 물 분자의 구조 때문입니다. 물 분자는 극성 분자이기 때문에 서로 끌어당기는 힘이 있습니다. 이 힘을 수소 결합이라고 합니다. 수소 결합은 물 분자가 서로 뭉쳐지게 하는 역할을 합니다.물은 액체 상태일 때는 수소 결합이 약하기 때문에 분자들이 자유롭게 움직일 수 있습니다. 그러나 물은 얼음이 되면서 수소 결합이 강해지기 때문에 분자들이 움직일 수 없게 됩니다. 이로 인해 얼음의 밀도가 액체 상태의 물보다 낮아지게 됩니다.물은 얼음이 되어도 밀도를 그대로 유지시킬 수 없습니다. 왜냐하면 얼음의 구조는 액체 상태의 물과 다르기 때문입니다. 액체 상태의 물은 분자들이 랜덤하게 배열되어 있지만, 얼음의 구조는 규칙적으로 배열되어 있습니다. 이로 인해 얼음의 밀도가 액체 상태의 물보다 낮아지게 됩니다.물의 밀도가 낮아지는 것은 생명체에게 중요한 역할을 합니다. 왜냐하면 물은 생명체의 몸을 구성하는 중요한 성분 중 하나이기 때문입니다. 만약 물이 얼었을 때 밀도가 높아진다면 생명체는 얼어 죽을 수 있습니다. 참고 하셔서 도움되셨다면 추천 좋아요 부탁드려요~ 좋은 하루 되세요~ ^^

검붉은코뿔소 34 · Answer

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.밀도가 변화가 되는 이유는 고체/액체/기체에 따라 분자 간의 거리가 달라지기 때문입니다.기체가 될 수록 이 거리가 더 멀어져 분자의 자유도가 증가하게 되는 특징이 있습니다.물에서 얼음으로 될 때 밀도를 동일하게 가져갈 수 없는 이유는 분자 간의 간격 및 구조가 달라져야 얼음이 되기 때문에 힘들 것으로 보입니다.

고혹적인가마우지34 · Answer

물이 얼음으로 변하면 밀도가 변하는 이유는 물 분자들의 배열과 상호작용의 변화 때문입니다.물은 액체 상태에서는 높은 온도에서 비교적 자유롭게 움직이는 분자들로 이루어져 있습니다. 물 분자들은 서로 가깝게 위치하고 있지만 상대적으로 더 자유로운 형태로 배치되어 있어서 물의 밀도가 상대적으로 낮습니다.그러나 물이 얼음으로 변하면 물 분자들이 결정 구조를 형성합니다. 얼음은 비정형적인 액체 상태보다 더 정렬되어 있는 고체 상태로 분자들이 고정되게 됩니다. 이 때, 분자들의 정렬로 인해 물 분자들 간의 평균 거리가 더 멀어지게 되어 얼음의 밀도가 더 낮아집니다.따라서 물이 얼음으로 변하면서 밀도가 낮아지는 현상이 발생하는데, 이것은 대부분의 물질과는 다른 특이한 특성 중 하나입니다. 일반적으로 대부분의 물질은 고체 상태로 변하면 밀도가 높아지는 경향을 보이지만, 물은 얼음으로 변하면 밀도가 낮아지는 특수한 성질을 갖고 있습니다.이러한 물의 특성은 생명체에게 매우 중요한 역할을 합니다. 물이 얼어서 밀도가 낮아지면 빙하 등의 얼음이 물 위에 뜨게 되며, 이로 인해 물 아래에서도 생명체가 살 수 있도록 합니다. 얼음이 물 위에 뜨게 되는 현상은 얼음 덩어리가 더 이상 물에 가라앉지 않고 떠다니면서 물에 영양분을 쉽게 공급할 수 있게 해줍니다. 이러한 특성은 생명체의 생존에 필수적이며 지구 생태계에 영향을 미치는 중요한 역할을 합니다.

호탕한개미핥기272 · Answer

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 물의 경우 얼음이되면서 질량은 유지되지만 부피가 커지기 때문에 밀도가 감소하게 됩니다.대부분의 물질은 액체에서 고체로 되면서 부피가 줄어듭니다. 하지만, 물의 경우는 특별합니다. 물이 얼음이 되면서 부피가 커집니다. 혹시, 페트병에 물을 넣어 얼린경험이 있으시다면 바로 알아채실겁니다. 페트병에 물이 얼어있으면 빵빵하게 돼버리는데, 얼음이 물보다 부피가 크기 때문이죠. 물 분자는 액체 상태에서 자유롭게 있다가 어는점이 되면서 배열을 이룹니다. 이 때 6각 배열로 정렬하면서 얼음(고체)이 되는데, 6각 배열은 기존 물 분자 6개가 있던 공간보다 큰 공간을 차지합니다. 또한 6각 구조 내부로는 물 분자가 위치하지 않게 되죠. 이러한 원리로 얼음이 되면서 부피가 커진거죠. 그리고 물의 질량은 여전히 얼음의 질량과 동일합니다. 즉, 물의 밀도가 얼음의 밀도보다 크기 때문에 얼음이 물 위에 뜨게되는 것이죠.

똑똑한저어새12 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.물은 얼음이 되면 밀도가 변합니다. 물은 얼음이 되면 팽창하기 때문입니다. 물이 얼음이 되면 분자 구조가 바뀌어 물이 차지하는 공간이 넓어집니다. 이로 인해 물의 밀도가 감소합니다

굉장한호돌이84 · Answer

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.물 뿐만아니라 모든물질이 온도가변하면 밀도가변합니다.다만 물은 수소결합이라는 특별한 결합을 하기에 고체상태에서 결정을 만들어내 밀도가 낮아진다는 특이성을 가집니다.

화학

화학

물은 얼음이 되면 밀도가 변하는 이유가 무엇인가요?