뜨거운물이 차가운물보다 빨리 어는 이유가 무엇인가요?

Question

최근 한 영상을 보다가 뜨거운물이 차가운물보다 빨리 어는 현상을 발견했다고 들었는데요.

그렇다면 왜 뜨거운물이 차가운물보다 빨리 어는이유가 무엇인지 그 원리가 궁금합니다.

Answer 1

뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는 현상을 음펨바효과라고 합니다. 이 현상은 1963년에 음펨바라는 학생이 아이스크림을 만드는 실험 중에 발견하고 나중에 다른 교수에게 현상을 알려주면서 논문으로 발표되었다고 합니다.

하지만 이 현상은 아직도 완전히 이해되지 않은 난제입니다. 널리 알려진 원인은 물의 특별한 성질 때문입니다. 물은 작은 입자들, 즉 수소와 산소 원자들로 이루어져 있습니다. 이 원자들은 2:1로 붙어서 물분자를 만드는데, 이들 사이에는 강한 결합인 공유결합이 있습니다. 또한 물 분자끼리는 수소결합이라는 약한 결합으로 연결되어 있습니다. 물을 끓이면 물 분자 사이의 간격이 벌어지면서 수소결합이 약해지고 공유결합이 멀어지며 에너지가 축척되었다가 냉각할 때는 축적된 에너지를 더 빨리 방출하면서 빨리 언다고 합니다.

사실 정확히 이해하기는 어려운데 이 설명도 나중에 물이 아닌 다른 액체에서도 발견된 것은 해석이 안되어 완벽하지 않은 내용이라 더 확실한 설명이 나올 때까지는 몰라도 될 것 같습니다.

위 내용은 위키백과에서 음펨바효과를 찾으면 더 자세히 알 수 있습니다.

https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%8C%ED%8E%A8%EB%B0%94_%ED%9A%A8%EA%B3%BC

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 어는 현상을 음펨바 효과라고 합니다 음펨바 효과는 아직까지 완전히 이해되지는 않았지만 몇 가지 가설이 있습니다. 한 가지 가설은 뜨거운 물은 차가운 물보다 증발이 더 빠르기 때문에 증발에 의해 잃어버리는 열량이 더 많아서 얼음이 빨리 생긴다는 것입니다. 또 다른 가설은 뜨거운 물은 차가운 물보다 밀도가 더 낮기 때문에 표면에 가까운 곳에 있는 물 분자들이 더 빨리 얼기 때문이라는 것입니다

Answer 3

안녕하세요. 이조은 과학전문가입니다.

물 안에 이물질이 없기 때문입니다.

순수한 물의 어는 점은 0도 이지만, 물에 다량의 공기방울 혹은 탄산가스 등이 들어있기만 해도 0도 보다 낮은 온도가 되어야 얼게 됩니다.

비슷한 원리로 과학실험 시간에 물 안에 끓임쪽이하는 쇠조각을 넣으면 일반 물보다 더 높은 온도에서 끓기 시작합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼어버리는 것처럼 보이는 경우가 있지만, 실제로는 뜨거운 물이 차가운 물보다 얼리는 것은 물론 아닙니다. 오히려, 뜨거운 물이 차가운 물보다 느리게 얼어지는 것입니다.

이런 오해가 생기는 이유는, 뜨거운 물이 얼기 시작할 때 빨리 얼어지는 것처럼 보이는 것입니다. 이는 뜨거운 물이 냉각되면서 냉각된 물이 더 적극적으로 얼음으로 변하게 되기 때문입니다. 반면에, 차가운 물은 이미 냉각되어 얼음으로 변한 상태이기 때문에, 더 이상 얼음으로 변할 수 있는 상태가 아니기 때문에 더 이상 얼어지지 않습니다.

또한, 뜨거운 물은 냉각이 빨리 일어나기 때문에, 차가운 물보다 빨리 얼어질 것처럼 보일 수 있습니다. 하지만, 뜨거운 물은 차가운 물보다 높은 온도를 유지하기 때문에, 결국 더 느리게 얼어지게 됩니다.