고체인 얼음이 어떻게 물 위에 뜰 수 있나요?

Question

일반적으로 고체가 무겁고, 기체가 될 수록 가벼워서 연기가 되어 날라가는 것으로 알고 있는데요.

고체인 얼음이 어떻게 액체인 물 위에 뜰 수 있는 건가요?

물만 예외인 건가요? 고체 상태가 액체 상태보다 가벼운 물질이 또 있나요?

Answer 1

일반적인 물질은 기체->액체->고체로 가면서 부피가 감소합니다. 질량이 일정한데 부피가 감소하니까 밀도는 증가합니다. 그러나 물은 섭씨 4도에서 부피가 최소가 되고 이보다 낮아지거나 높아지면 부피가 증가합니다. 따라서 물의 밀도는 섭씨 4도에서 최대가 됩니다. 일반적으로 물이 얼면 부피가 약 10% 증가하고 밀도는 약 10% 감소하여 약 0.9가 된다고 합니다.(그림 참조)물이 담긴 유리컵에 얼음을 넣어보면 약 10% 만 물 위로 올라오는 것을 볼 수 있습니다. 바다에 떠있는 빙산이 조그맣게 보여도 물 아래에 보이는 것의 9배나 되는 얼음이 숨어있다는 것입니다. 그래서 '빙산의 일각'이라는 말이 나온 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

물은 특별한 존재입니다.
보통의 분자들은 아래 결합그림처럼 A결합인 공유결합으로 이루어져있고,
고체가 되는 과정에서 B결합 같은 수소결합을 하지 못합니다.
왜냐하면 수소결합은 말그대로 산소원자와 수소분자간의 이끌림입니다.

수소결합에 의해서 얼음이 될 때, 다른 물질과는 다르게 켜켜히 쌓이지 않고 결정형태를 유지하면서
만들어집니다.
이에 따라, 일반 액체상태보다 결정형태가 더 많이 생기면서 얼음 내부에 빈공간이 생깁니다.
그리고, 단위부피당 무게가 액체상태보다 낮아지면서 물 위에 뜰 수 있게됩니다.

(그림출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=palace1020&logNo=220466841740)
감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 이세라 약사입니다.

얼음의 경우 물이 응결된 형태로, 다른 물질과는 달리 액체 상태보다 고체상태의 밀도가 더 적게 나타나는 특징이 있습니다. 이 때문에 액체보다 고체형태인 얼음이 더 위로 뜨게 됩니다.

감사합니다.

Answer 4

물 또는 얼음의 특이 성질 중 하나입니다.

물 보다 위에 뜨는 것은 물 보다 밀도가 낮기 때문인데,

물의 특성 중 하나가 고체가 되면 밀도가 낮아지는 현상이 있습니다.

따라서 얼음이 물에 뜨게 됩니다.