물은 왜 얼게되면 부피가 늘어나나요?

Question

상식적으로 액체보다 고체가 분자 구조가 더 단단할 것 같고 그럼 부피가 줄어야 할 것 같은데.

왜 물은 얼음이 되면 부피가 더 작아지나요?

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

물 분자는 산소 우너자와 두개의 수소 원자가 결합되어 있습니다.

액체 상태의 물은 물 분자들이 자유롭게 이동합니다.

얼음상태에서는 물 분자를 규칙적으로 배열하여 수소결합이 강하게 형성됩니다.

빈공간이 생기게 되고 부피가 커집니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.

물의 온도가 내려가게 되면, 불규칙하게 존재하던 물 분자들이 규칙적으로 배열되면서 육각형의 구조를 이루게 되며, 이와 같이 물 분자의 구조적인 특징으로 인해 배열된 분자들 사이에 공간이 생기게 되면서 부피가 증가하게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

물은 얼게 되면 부피가 늘어나는 이유는 물 분자의 구조 때문입니다. 물 분자는 한 개의 산소 원자와 두 개의 수소 원자로 이루어져 있습니다. 액체 상태의 물 분자는 불규칙하게 움직이지만, 얼음 상태의 물 분자는 규칙적인 육각형 구조를 이루게 됩니다.이때, 육각형 구조를 이루는 물 분자 사이에는 공간이 생기게 됩니다. 이 공간 때문에 부피가 늘어나게 됩니다. 따라서, 물은 액체 상태보다 얼음 상태에서 분자 구조가 더 넓어지기 때문에 부피가 늘어나게 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

물이 얼게 되면 부피가 늘어나는 이유는 물의 분자 구조와 결합력에 기인합니다. 물은 액체 상태에서는 분자들이 서로 근접하게 위치하고 있어 상대적으로 밀도가 높습니다. 그러나 물의 온도가 0°C 이하로 낮아가면서 얼음으로 상태가 변하게 됩니다.

물 분자들이 얼음으로 변할 때, 분자들 사이의 결합력이 강해지면서 분자들이 규칙적인 격자 구조를 형성합니다. 이 격자 구조를 형성하는 과정에서 물 분자들은 일정한 간격으로 배열되어 부피가 늘어나게 됩니다. 일반적으로 물이 얼게 되면 액체 상태에 비해 약 9% 정도 부피가 증가합니다.

이 부피 증가는 물 분자들 간의 수소 결합이 얼음 구조에서 더 멀어지면서 발생합니다. 수소 결합은 물 분자들 사이의 강한 인력력으로 알려져 있으며, 얼음에서는 이 수소 결합이 더 많아지면서 분자들 사이의 거리가 멀어지고 부피가 증가합니다.