흐르는 물이 잘 얼지 않는 과학적 이유가 무엇일까요?

Question

온도가 영하로 내려가도 물이 가만히 있지 않고 흐르는 경우에는 잘 얼지 않는다고 하더라구요. 실제로 수도 동파를 방지하기 위해 미세하게 수도꼭지를 틀어놔서 물이 흐르게 하는게 겨울 대비 방법 중 하나로 활용되고 있구요. 그래서 그런데, 혹시 이렇게 물이 흐르는 경우에는 어째서 잘 얼지 않게 되는 건가요? 물 분자의 운동과 결빙 사이에 어떤 과학적인 연관 관계가 있는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

영하 온도에서도 물이 흐르는 경우에는 물 분자들이 결빙하는 것보다 더 빠른 속도로 운동하기 때문에 잘 얼지 않게 됩니다. 물 분자들은 온도가 낮아지면서 서로 떨어지게 되는데 이 때 물 분자들은 서로 떨어지지 않고 서로를 끌어당기는 수소 결합이라는 힘을 가지고 있습니다. 이 수소 결합은 물 분자들이 서로를 끌어당기는 힘으로서 물 분자들이 서로 떨어지지 않게 만듭니다.

따라서 물이 흐르는 경우에는 물 분자들이 서로를 끌어당기는 수소 결합이 물 분자들의 운동을 방해하게 되어 결빙하는 것보다 더 어렵게 만듭니다. 그리고 물이 흐르는 경우에는 물 분자들이 계속해서 움직이기 때문에 결빙하는 것보다 더 빠르게 온도를 상승시키는 효과도 있습니다.

따라서 물이 흐르는 경우에는 물 분자들의 운동과 결빙 사이에 어떤 과학적인 연관 관계가 있는 것이 아니라 물 분자들의 수소 결합과 운동이 서로 상충하는 결과로서 물이 잘 얼지 않게 되는 것입니다. 이러한 이유로 물이 흐르는 경우에는 영하 온도에서도 잘 얼지 않게 됩니다.

수도 동파를 방지하기 위해 미세하게 수도꼭지를 틀어놓는 것은 물이 계속해서 흐르기 때문에 물이 결빙하는 것을 방지하는 것입니다. 이는 물이 흐르는 경우에는 물이 잘 얼지 않기 때문에 효과적인 방법 중 하나로 활용되고 있습니다.

이와 같이 물 분자들의 수소 결합과 운동이 서로 상충하는 결과로서 물이 흐르는 경우에는 잘 얼지 않게 되는 것입니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

강물처럼 흐르는 물은 물 분자가 움직이면서 서로 쉽사리 끌어당기지 못하기 때문에 잘 얼지 않습니다 겨울철에 수도 동파를 방지하기 위해 수도꼭지를 살짝 틀어놓아 물이 졸졸 흐르게 하는 것도 마찬가지 원리입니다