과냉각 현상이 일어나는 원리가 무엇인가요?

Question

인터넷에 생수통을 한 번 치자 통속에 있던 물이 순식간에 얼음으로 바뀌는 것을 보았습니다. 이것이 과냉각 현상이라고 하던데 이런 현상은 어떤 원리로 일어나는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

과냉각현상은 외부충격이 없는상태로 물이 서서히 어는경우 액체상태의 물질의 상이 그대로유지된 채 온도만 내려가며 만들어집니다.

이 때 외부충격이 가해지면 고체상태의 물질 상으로 분자들이 배열되면서 순간적으로 얼어붙게됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

과냉각 현상은 물질이 그보다 낮은 온도로 냉각되었을 때, 그 물질이 일반적으로 냉각되는 온도보다 더 높은 온도에서 응고되는 현상을 말합니다. 이 현상은 일반적으로 과냉각된 물질이 어느 정도의 활동 에너지를 가지고 있을 때 발생합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

과냉각의 원리를 이해하기 위해서는 먼저 "핵형성"이라는 개념을 이해해야 합니다. 액체가 고체 상태로 변환되려면 보통 결정화 중심(또는 핵)이 필요합니다. 이 핵은 결정 구조의 시작점으로 작용하며, 주변의 분자들이 그 위에 쌓여서 결정을 형성합니다. 그러나 순수한 액체에서는 자연적으로 발생하는 핵이 없거나 매우 적기 때문에, 액체가 그것의 어는점 아래로 냉각되더라도 바로 고체 상태로 변하지 않습니다. 대신에, 그것은 여전히 액체 상태를 유지하면서 '과냉각'됩니다.