뜨거운 물이 차가운 물보다 왜 더 빨리 얼까요?
이상하게 당연하게 차가운 물로 더 빨리 어는데
차가운 물보다 뜨거운 물이 더 빨리 얼까
저도 이해가 안갑니다. 뜨거운 물이 더 빨리 어는 이유가 먼가요?
15개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 증발하기 때문에 처음에는 같은 양일지라도 증발이 많은 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 언다는 것 입니다. 대류로 설명하기도 합니다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
안녕하세요 저도 그 실험에 대해 지금 보고서를 쓰고있는데요 생각보다 실험이 잘 되지 않는군요 ㅜ
어쨌든, 그 실험이 음펨바 효과라고 하는군요 그 현상에 대해서 쓴 제 보고서를 잠시 옮겨 적을게요
고온의 물이 저온의 물보다 더 빨리 어는 현상을 음펨바 효과 (Mpemba effect)라고 한다. 이는 탄자니아의 에라스토 음펨바 (Erasto B. Mpemba)의 이름을 딴 것으로, 발견자인 음펨바는 마감바 중학교에서 당시 3학년이던 1963년에 이 현상을 처음으로 보게 되었다. 음펨바는 아이스크림을 만드는 것을 배우는 조리 수업 중에 우유와 설탕을 혼합한 용액을 뜨거운 상태로 냉장고에 넣어 얼렸는데, 식히고 나서 얼린 것보다 먼저 어는 것을 발견하게 되었다. (이하 생략)
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.음펨바 효과(Mpemba effect)는 같은 냉각 조건에서 고온의 물이 저온의 물보다 더 빨리 어는 현상 또는 그 효과를 말합니다. 하지만 현재까지 정확한 원인이 밝혀지지 않은 물리학의 난제 중 하나입니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.
뜨거운 물이 차가운 물 보다 빨리 언다는 것은 음펨바 효과라고 하는데 실제 실험을 해보면 대부분 차가운 물이 먼저 어는 것을 확인할 수 있습니다. 모든 조건에서 뜨거운 물이 차가운 물 보다 빨리 어는 것이 아니며 그릇의 모양이나 불순물의 유무 등의 조건에 따라 이 효과가 나타나기도 하는데 드문 경우입니다. 음펨바 효과를 확인하기 위해 재현하기가 힘들다는 점 때문에 이를 부정하는 학자들도 많습니다. 어떤 이유로 그런 효과가 나타나는지 명확하게 밝혀진 이론도 없어며, 음펨바 효과가 나타나는 실험 조건도 명확하지 않아 아직도 난제인 현상입니다.
안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.
음펨바 효과라고 해서 중학교 3학년 학생이 발견한 현상입니다. 여러 원인을 주장하고는 있지만 아직까지 원인이 밝혀지지 않은 미제로 남아 있습니다!
안녕하세요.
뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 얼어 버리는 것은 일반적인 직관과는 다른 결과입니다. 이것은 물의 특성으로 설명됩니다.물의 냉각 과정에서 물 분자들은 서로 가까이 모이게 되면서 서로 간의 상호작용이 증가합니다. 물 온도가 낮아지면 이러한 상호작용이 더욱 커지며, 결국 얼음이 형성됩니다.
하지만 뜨거운 물은 냉각 과정에서 기존의 물 분자들이 활동성을 높이면서 상호작용이 감소합니다. 따라서 뜨거운 물은 차가운 물보다 빠르게 냉각되지 않습니다.
하지만 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 어지는 상황도 있습니다. 예를 들어, 뜨거운 물을 얼음 위에 두면 차가운 물보다 더 빨리 얼어버리는데, 이는 뜨거운 물이 얼음 위에 놓이면서 뜨거운 물에서 물 분자들이 쉽게 증발하여 주위 온도를 낮추기 때문입니다. 이로 인해 물 온도가 빨리 낮아져서 빨리 얼어버리게 됩니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
뜨거운 물이 찬물보다 빨리 어는 현상인 음펨바 효과는 여러 가지 가설이 있지만 아직 정확한 원리는 밝혀지지 않았습니다 몇 가지 가설을 살펴보면 뜨거운 물 분자들이 활발하게 움직여 증발이 더 잘 일어나기 때문이거나 초기에 뜨거운 물이 더 많은 열을 잃어 더 빨리 언다는 주장이 있지만 아직 명확하게 밝혀지지는 않았습니다
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
아직 연구분야로 알려져있으며 추론중 하나는 물의 증발과 관련이 있습니다.
뜨거운 물이 공기에 노출되면 분자의 더 높은 에너지로 인해 찬물보다 더 빨리 증발하는 경향이 있습니다. 물은 증발하면서 열 에너지를 잃어버리고 나머지 물은 더 빨리 식게 됩니다. 이 가속화된 냉각 과정은 온수가 냉수보다 어는점에 더 빨리 도달하는 데 기여할 수 있습니다
안녕하세요. 백승엽 과학전문가입니다.
언급하신 내용은 음펨바 효과로 특정조건에서 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼 수 있습니다.
일반적으로는 차가운 물이 뜨거운 물보다 빨리 어는게 맞으며, 아직 정확한 조건과 이론에 대해서는 정확히 알려지지 않았습니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
온도가 높은 물에서는 물 분자들의 운동이 활발하여 증발이 더 잘 일어납니다. 따라서 뜨거운 물의 온도가 차가운 물의 초기 온도까지 냉각되면 뜨거운 물쪽의 질량이 상대적으로 작게 됩니다. 질량이 작으면 열용량이 작기 때문에 처음 온도가 높았던 물은 그렇지 않은 물에 비해 같은 온도에서 열을 잃는 속도가 더 빠릅니다. 단순히 얼려야 할 질량이 작기 때문에 뜨거운 물이 빨리 언다는 말입니다. 하지만 밀봉된 용기에 넣어 증발효과를 제거한 실험에서도 음펨바 효과는 관측되고 있었습다. 증발이 음펨바 효과에 어느정도 기여할 수는 있겠지만 모든 것을 설명할 수는 없는 것입니다.
용해가스의 양이 음펨바 효과를 일으킨다는 주장도 있습니다. 차가운 물에는 대기중의 가스가 많이 녹아있고 뜨거운 물은 그 반대입니다. 끓인 물을 어항에 넣으려면 몇 일 바깥에 놔두어야 하는 이유가 여기에 있습니다. 끓인 물에는 용해산소가 부족하기 때문에 물고기들이 숨을 쉬기 힘듭니다. 한편 용액에 불순물이 있으면 어는 점이 낮아집니다. 소금물은 일반적인 물보다 낮은 온도에서 업니다. 이 둘을 종합하면 용해가스가 많이 포함된 차가운 물은 뜨거운 물보다 어는점이 낮아진다는 결론이 나옵니다. 두 물이 얼기 시작하는 온도가 다르기 때문에 뜨거운 물이 빨리 얼 수도 있다는 것입니다. 뜨거운 물이 식어도 용해기체의 양이 바로 증가하 는 것은 아니기에 논리적 문제는 보이지 않습니다. 그럴듯한 주장이지만 이도 완벽한 설명은 못됩니다. 용해가스의 영향을 없애기 위해 두 물을 일단 끓인 후 온도를 다르게 해서 실험한 결과 음펨바 효과는 여전히 발생했기 때문입니다.
뜨거운 물이 용기 주변의 환경을 변화시켜 냉각 과정을 바꾼다는 의견도 있습니다. 예를 들어, 물을 얼음판 위에 놓고 식히면 뜨거운 물 아래에 있는 얼음들은 상대적으로 더 많이 녹게 됩니다. 물이 얼음보다 열을 더 잘 전달하므로 표면을 통한 열교환 외에 용기 아래쪽으로의 열 교환이 뜨거운 물에서 더 크게 일어나게 됩니다. 그래서 뜨거운 물이 열을 빼앗기는 속도가 차가운 물의 그것보다 커지게 됩니다. 하지만 녹은 얼음의 열전도율이 음펨바 효과를 일으킬 정도로 크게 변하는지 확실치 않으며, 표면을 제외한 곳으로의 열교환을 철저히 통제한 실험에서도 음펨바 효과는 여전히 관찰되기 때문에 이 역시 가설일 뿐입니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
여러 가지 가설들은 있지만 아직 정확한 원리는 밝혀지지 않았다. 많은 사람들은 뜨거운 물 분자들이 활발하게 활동하면서 증발이 더 잘 일어나기 때문에, 뜨거운 물의 질량이 상대적으로 작아져서 더 빨리 언다고 생각한다. 하지만 용기를 밀폐해서 증발효과를 제거해도 음펨바 효과는 관찰된다. 또 뜨거운 물에는 녹아있는 기체의 양이 적어서 빨리 언다거나, 뜨거운 물이 용기 주변의 환경을 변화시켜서 냉각 과정을 바꾼다는 주장도 있다.
대류현상도 원인으로 생각해 볼 수 있다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 초기에 외부로 잃는 열의 양이 많아서 대류현상이 뜨거운 물에서 더 활발해진다는 것이다. 이렇게 될 경우 뜨거운 물이 차가운 물보다 외부로 열을 더 빨리 잃게 된다. 하지만 대류현상은 용기의 모양에 영향을 많이 받기 때문에 이 가설은 보편화되기가 어렵다.
최근에는 과냉각 이론이 거론되고 있다. 물이 얼음으로 되려면 응결핵이 필요한데 응결핵이 없으면 물은 0도에서도 얼지 않는다. 이러한 현상을 과냉각이라 한다. 뜨거운 물이 약 영하 2도에서 얼은 반면에 차가운 물은 영하 8도에서 얼었다는 연구 결과가 있긴 하지만, 그 원인이 확실치 않아서 음펨바 효과를 뒷받침해주기에는 부족하다.
이 모든 가설들이 복합적으로 작용해서 음펨바 효과가 나타난다고 말하기도 한다. 온도, 증발, 대류, 용존 기체, 전도와 같은 현상이 동시에 작용하여 뜨거운 물이 식을 때 물이 증발하고, 이 증발로 인해 많은 열을 잃고 또 물의 양이 줄어서 빨리 얼게 된다는 것이다.
다양한 주장에도 불구하고 아직 음펨바 효과의 결정적인 원인을 알려주는 이론은 없다.
안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.
이게 음펨바 원리 아닌가요?
뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는 현상. 상식적으로 이해하기 힘들고 그만큼 드물지만 엄연히 관측되는 현상이며, 동시에 현재까지 정확한 원인이 밝혀지지 않은 물리학의 난제 중 하나입니다.
제 생각으로는 가속도와 관련되지 않을까 싶습니다.
열이 움직이는 속도는 온도차이에 비례하게 되는데
뜨거운 물은 주변 온도와 차이가 크기 때문에 빠른속도로 열에너지를 잃을것 같습니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 어는 현상을 음펨바 효과라고 합니다. 아직 정확히 입증된것은 아니지만 추측하는 것은 뜨거운 물은 대류현상 즉 뜨거운 물은 위로가고 찬물은 아래로 가는 현상이 더욱 활발해 온도가 낮을 경우 물 안쪽까지 고르게 냉각이 시작되는데, 차가운물은 표면부터 온도가 내려가면서 표면에 서리가 끼어 단열 효과로 인하여 내부까지 얼지 않게되므로 따뜻한 물이 더 빨리 언다라고 추정 합니다.
