따뜻한 물과 차가운 물 중 어느쪽이 더 빨리 얼까요?

Question

평소에 실온의 물을 얼음케이스 담아 냉동실에 넣곤 하는데요

따뜻한 물과 차가운 물을 동시에 냉동실에 넣으면 어느쪽이 더 빨리 얼음이 될까요?

Answer 1

안녕하세요. 장준원 과학전문가입니다.

따뜻한 물보다 차가운 물이 빨리 얼게 됩니다. 물이 얼기 위해 얼은점까지 온도가 내려가야하는데 따뜻한 물보다 온도가 낮은 차가운 물이 유리하다고 할 수 있겠습니다.

만약 물을 끓였을 때는 차가운 물보다 따뜻한 물이 훨씬 빨리 끓는 이유가 이와 같습니다.

Answer 2

따뜻한 물과 차가운 물을 동시에 냉동실에 넣었을 때, 일반적으로 차가운 물이 더 빨리 얼음이 됩니다. 이는 열전달과 냉각 과정의 기본 원리에 기반한 결과입니다.

차가운 물은 이미 낮은 온도에 가까우므로 얼음으로 변화하기 위한 열을 상대적으로 적게 필요로 합니다. 따라서 냉동실에서 빨리 얼음으로 변화할 것입니다.

반면, 따뜻한 물은 냉동실 온도로 냉각되어 얼음으로 변화하기 위해 더 많은 열을 빼앗아야 합니다. 따라서 따뜻한 물은 차가운 물보다 얼음이 될 때까지 더 많은 시간이 걸릴 것입니다.

그러나 이런 실험을 실제로 진행할 때에는 몇 가지 요소가 추가로 고려되어야 합니다. 냉동실의 온도와 용기의 크기, 물의 양, 냉각하는 데 필요한 시간 등이 모두 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 정확한 결과를 얻기 위해서는 실험을 직접 수행해야 하며, 실험 조건을 동일하게 유지해야 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.

신기하겠지만 뜨거운 물이 먼저 업니다. 외부에 접한 위쪽 물이 식으면서 안쪽의 물과 온도차가 커지게 되는데 이때 뜨거운 물은 차가운 물보다 대류현상이 더 활발하게 일어나 바깥으로 열을 더 빨리 빼앗긴다는 것이다. 그래서 빨리 얼게 됩니다.

그럼 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

일반적으로 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 얼립니다. 이를 음펨바 효과라고 합니다. 물의 경우, 온도가 높을수록 증발이 더 활발하게 일어납니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 증발이 더 많이 일어나기 때문에, 액체 상태의 물 분자가 줄어들어 공기 중에 떠다니는 얼음 결정과 만나는 기회가 더 많아집니다. 따라서 뜨거운 물은 차가운 물보다 빨리 얼어버리는 것입니다. 물론, 뜨거운 물과 차가운 물을 동시에 냉동실에 넣더라도, 뜨거운 물이 바로 얼어버리는 것은 아닙니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 먼저 증발하기 때문에, 액체 상태의 물 분자가 줄어들면서 온도가 떨어집니다. 온도가 떨어지면 증발이 줄어들고, 얼음 결정이 생성될 가능성이 낮아집니다. 따라서 뜨거운 물은 차가운 물에 비해 얼어버리는 시간이 약간 더 걸릴 수 있습니다. 실제로, 뜨거운 물과 차가운 물을 동시에 얼음케이스에 담아 냉동실에 넣어보면, 뜨거운 물은 차가운 물에 비해 약 10~15% 정도 빨리 얼어버리는 것을 확인할 수 있습니다.

Answer 5

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

일반적으로 따뜻한 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼어갑니다. 따뜻한 물은 일반적으로 차가운 물보다 온도가 높습니다. 어떤 물체가 주변 환경과의 열 전달에 의해 식을 때, 온도 차이에 따라 열 전달 속도가 결정됩니다. 따라서, 따뜻한 물은 초기 온도 차이로 인해 열을 보다 빠르게 잃게 되고, 그 결과로 얼음으로 변하는 속도가 증가합니다. 일반적으로 수체의 밀도는 온도에 따라 변화합니다. 대부분의 액체들은 일정한 조건에서(예: 정상 압력) 일정 범위 내에서는 상승하고 그 이후로 감소하는 밀도-온도 곡선을 가집니다. 따라서, 따뜻한 물은 낮은 밀도를 가지며, 이는 분자 간 거리와 구조의 변화를 의미합니다. 이러한 구조 변화는 결국 얼음 형성에 필요한 입자의 배열과 결합을 방해하므로, 언젠가는 얼음으로 전환되기까지 시간이 걸립니다. 그러나 상황에 따라 다른 요인들이 작용할 수 있으며, 예외적인 경우들이 존재할 수 있습니다. 예를 들어 공기 중에서 충분히 급속하게 움직여야 하는 조건 하에서 점착력 등 다른 요소들이 중요해질 수 있습니다. 하지만 보통 상황에서는 위의 설명과 같이 따뜻한 물이 차가운 물보다 비교적 신속하게 얼어간다고 볼 수 있습니다.