과냉각현상이 정확히 뭔지 알려주시겠어요?

Question

얼마 전 유튜브를 보면서 물을 냉동실에 두었다가 뚜껑을 따고 흔드니 얼음으로 변하는 과정을 보았습니다. 그것이 정확히 무엇인지 어떤 원리인지 알 수 있을까요? 과냉각현상이라고는 하던데 충격에 의해 그렇게 어는 것이 왜 그런지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.

과냉각(過冷却, 영어: supercooling, undercooling)은 액체나 기체의 온도를 고체가 되는 일 없이 어는점 아래로 낮추는 과정이나 상태를 가리킨다. 다시 말해, 상전이 온도 밑으로 내려가더라도 원래의 상을 유지하고 있는 상태이다.

물이 얼어야하는 어는점 이하의 온도로 감소하여도 물이 얼지 않은 상태입니다. 이런 경우에는 동일한 조건이 지속적으로 유지되고 대류현상이 유지될 때 발생합니다.

Answer 2

과냉각 현상은 물과 같은 액체가 냉각기에서 충분한 냉각을 받지 않아 영하 온도까지 냉각되어도 결정이 형성되지 않은 상태에서 머무르는 현상을 말합니다. 이러한 상태에서 냉각된 물에 충격을 가하면 결정화가 시작되어, 순간적으로 얼음이 만들어집니다. 이는 냉각된 물의 기준 온도인 얼음의 녹는 온도보다 낮은 온도에서 물분자가 움직임이 없기 때문입니다. 따라서, 냉각기에서 충분한 냉각을 받지 않은 물이 냉동실에서 얼음으로 변하는 과정에서는 물을 충격하는 것과 같은 외부 변화가 필요한데, 이는 결정화 반응을 유발하기 때문입니다.