4도에서 물의 밀도가 가장 큰 이유가 무엇인가요?

Question

밀도는 질량을 부피로 나누는 것인데 (질량/부피)왜 4도일때가 가장 작나요?

물에 얼음을 넣으면 물에 뜨는데.그리고 겨울철 수도관이 터지고하는 이유도 연관이 있을듯 한데요.

후련한에뮤274 · Accepted Answer

안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.물의 분자 구조 때문입니다.물은 H2O 분자들이 떠돌아 다니면서 서로 작용하고 얼음은 규칙적으로 배열되어 있습니다.그리고 얼음은 분자들 사이의 공간이 매우 넓어 그 사이로 물 분자들이 들어갈 수 있습니다.물은 온도가 낮아질수록 활동성이 감소하여 분자간의 거리가 감소하고 밀드는 증가하게 됩니다.4도쯤 되면 밀도가 높을 거고 그 이하 0~3도로 가면 얼음으로 가기 위한 구조를 일부 가지기 때문에 4도보다 밀도는 낮게 형성됩니다.이야기하신것처럼 얼음의 밀도가 낮아 물에 뜨고 얼음이 물상태일때보다 부피가 9%정도 증가해 터지기도 합니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.섭씨 4도에서는 물분자의 결합이 깨지고 부피가 최소가 됩니다.그래서 물의 밀도가 가장 커지게 됩니다.수도관 동파나 냉동실 석수병이 빵빵해지는것도 같은 이유에 의해서이지요.얼음은 물보다 부피가 9%증가합니다.H2O간의 수소결합이 4도시에서 모두 깨지기 때문에 부피는 최소가 되는 원리입니다.궁금증이 해소되길 바랍니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.물은 기본적으로 온도가 올라가면 물 분자의 열 운동이 활발하기 때문에 팽창하여 밀도가 작아지고, 온도가 떨어지면 물 분자의 열 운동이 둔해지기 때문에 수축하여 밀도가 커집니다. 그런데 4°C 이하에서는 팽창한 물 분자의 구조가 많아져서 밀도가 작아지는 것입니다

멋쟁이야나는 · Answer

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.한겨울에 호수는 꽁꽁 얼어도 그 아래서 물고기는 유유히 헤엄쳐 다닙니다.물은 왜 위부터 얼까? 영하로 떨어진 차가운 공기에 닿아서만은 아닙니다.다른 액체는 위가 따뜻하고 아래는 차가워 위아래가 거의 동시에 얼지만 유독 물만 위가 얼어도 아래는 섭씨 4도를 유지합니다.[앤더스 닐슨/스톡홀름대 교수 : 가장 이상한 건 컵 바닥에도 4℃의 물이 깔려 있다는 것입니다.]물은 섭씨 4도에서 가장 무겁다는 건 알았지만 그 원인을 밝혀내지 못했습니다.포항공대와 스톡홀름대 연구진이 길이 700m가 넘는 방사광 가속기로 엄청나게 밝은 빛을 만들어 물에 통과시켰습니다.물의 구조를 관측한 결과, 물은 무거운 것과 가벼운 것 2종류가 있다는 걸 입증했습니다.원자 사이의 거리가 가까워 밀도가 높으면 무거워지고 반대로 거리가 멀어 밀도가 낮으면 가벼워진다는 겁니다.이런 물 구조의 변화는 섭씨 4도를 기점으로 나타납니다. 물이 얼면 부피가 늘어나는 이유도 원자간 거리와 관련이 있습니다.[출처] 4도의 물이 가장 무거운 이유|작성자 곰말나무

공정한백로247 · Answer

안녕하세요.  과학전문가입니다.0도에서 4도까지 서서히 클러스터가 감소하면서 빈 공간이 감소하여 밀도가 증가하는데 물 온도가 올라가면 분자의 운동에너지가 증가하여 물 분자들간 공간이 넓어지기 때문에 밀도는 감소합니다. 4도에서 클러스터는 사라지고 자유로운 물 분자만 남습니다. 즉 4도 이후부터 밀도가 감소되는 것이지요.

화학

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4도에서 물의 밀도가 가장 큰 이유가 무엇인가요?