고체인 얼음이 물 위에 뜨는 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 액체인 물보다 고체인 얼음의 무게가 더 무거울 것 같은데 어떻게 고체인 얼음이 물 위에 뜰 수 있는 것인지 원리가 궁금합니다.

Answer 1

물의 온도가 내려가면 어는점으로 인해 불규칙하게 움직이던 분자(액체)들이 규칙적으로 배열되게 됩니다.

이 규칙적으로 배열이 되는 것이 고체인 얼음입니다.

이때 물 분자가 배열이 되면서 분자들 사이에 빈 공간이 생겨 부피가 커지게 됩니다.

얼음이 상대적으로 밀도가 낮아져 얼음이 물에 뜨게 됩니다.

Answer 2

물은 수소결합으로 얼게되면 산소를 중심으로 육각형 형태로 결합되게 됩니다.

결합된 육각형안의 공간이 생기게 되고 물보다 부피가 커지게 되고 단위면적당 밀도가 작아 지게 되어 물보다 가볍게 됩니다. 하여 얼음은 물위에 뜨게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 과학전문가입니다.

보통의 묿질은 온도가 내려갈수록 분자간 운동이 줄어들어 분자간 거리가 좁아지고 결론적으로 부피는 감소하고 밀도는 증가하게 됩니다.

하지만 물은 온도가 내려가면 분자간 운동이 줄어들어 영상 4도씨까지는 분자간 거리가 좁아져 부피는 감소하고 밀도는 증가하지만 4도씨 이하에서는 다시 부피가 증가하고 밀도가 감소하는 특성을 가지고 있습니다.

결국 0~4도씨 물보다 얼음이 부피가 크고 밀도가 감소하여 물에 뜨게 됩니다.

도움이 되셨으면 추천 좋아요 부탁드립니다.^^

Answer 4

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

대부분의 물질은 액체에서 고체로 되면서 부피가 줄어듭니다. 하지만, 물의 경우는 특별합니다. 물이 얼음이 되면서 부피가 커집니다. 혹시, 페트병에 물을 넣어 얼린경험이 있으시다면 바로 알아채실겁니다. 페트병에 물이 얼어있으면 빵빵하게 돼버리는데, 얼음이 물보다 부피가 크기 때문이죠. 물 분자는 액체 상태에서 자유롭게 있다가 어는점이 되면서 배열을 이룹니다. 이 때 6각 배열로 정렬하면서 얼음(고체)이 되는데, 6각 배열은 기존 물 분자 6개가 있던 공간보다 큰 공간을 차지합니다. 또한 6각 구조 내부로는 물 분자가 위치하지 않게 되죠. 이러한 원리로 얼음이 되면서 부피가 커진거죠. 그리고 물의 질량은 여전히 얼음의 질량과 동일합니다. 즉, 물의 밀도가 얼음의 밀도보다 크기 때문에 얼음이 물 위에 뜨는것이죠.