왜 뜨거운 물로 얼리면 얼음이 투명하죠 ?
왜 차가운 물로 얼리면 얼음이 불투명하게 만들어 지는데, 뜨거운 물로 얼리면 얼음이 기포없이 투명한 걸까요 ? 뭔가 얼음이 변화하는 과정이 다른건가요? 어떤 과학적 근거로 그런건지 알려주세요.
물을 뜨겁게 만들면 용존기체량이 줄기 때문이죠.
원래 액체를 용매로 한 기체의 용해도는 액체의 온도가 낮을수록 높아지는데,
그렇기 때문에 차가운 물에 더 많은 공기가 녹아들어있습니다.
물을 얼리면 얼음이 얼 때 미처 빠져나오지 못한 공기가 기포의 형태로 남아있게 되는데,
찬물에는 공기가 많이 녹아 있으므로 기포가 많이 형성되고,
뜨거운물은 공기가 얼마 안 녹아있기 때문에 기포가 없게 깔끔하게 얼음이 됩니다.
모든 물에는 적은 양의 공기가 녹아 있는데 이를 용존기체량이라고 합니다.
용존기체량은 온도가 낮을수록 용해도가 높아지고, 온도가 높을수록 기체의 용해도가 낮아 집니다.
이로인해 찬물로 얼음을 만들면 물안에 있던 기포들이 모이고 안쪽으로 얼면서 뿌옇게 보여집니다.
반대로 뜨거운 물이나 끓였던 물을 얼리면 찬물에 비해서 공기가 적은 상태에서 얼게 되므로 좀 더 투명한 얼음이 됩니다.
얼음이 투명하지 않고 하얗게 되는 것은 얼음 내에 공기가 차 있기 때문입니다.
온도가 높아지면 액체, 물 내의 용존산소량(물 속에 녹아있는 산소량)이 줄어듭니다.
즉, 물의 온도가 100도씨가 되면 물 속에 있는 공기의 양이 매우 줄어들게 되고, 이 때 공기가 빠져나간 상태에서 얼음이 되면 안 쪽에 공기가 적어서 깨끗하게 투명한 얼음이 만들어지는 것입니다.
뜨거운 물은 자체의 열로 인하여 수증기가 발생하는 즉, 냉각속도가 매우 빠르게 됩니다 .
이때문에 얼음이 어는 속도가 매우 빠르게 되고 물의 결정화가 되지 않고 물 그대로의 상태로 얼게 됩니다.
그러한 이유로 물의 투명함 그대로 냉각되어 얼게 되어 투명합니다.
기포나 결정의 결이 생길 시간이 없어서라는 것이지요.
