수분이 얼게 되면 양이 팽창되는데 왜 그런가요?

Question

수분은 0도씨 이하로 내려가면 얼게 되면서

동시에 팽창이 일어나게 되는 것으로 알고 있습니다.

그래서 물을 유리병에 넣고 얼리면 병이 깨지는데

왜 이런 팽창이 일어나는 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.물이 얼면서 팽창하는 현상은 물의 밀도가 얼음이 되면서 증가하기 때문에 발생합니다. 일반적으로 물은 4도에서 가장 밀도가 높고, 이후에는 온도가 낮아질수록 밀도가 감소합니다. 그러나 물이 얼음이 되면서 분자 간의 배열이 정렬되어 밀도가 증가하게 됩니다. 이로 인해 물이 얼면서 팽창하게 되며, 이로 인해 유리병과 같은 용기에 담긴 물이 얼면 용기가 깨지는 현상이 발생합니다.

Answer 2

안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.

물이 얼면 부피가 팽창하는 이유는 수소 결합 때문입니다.

1. 액체 상태의 물 분자 구조

액체 상태의 물은 불규칙한 구조를 가지고 있으며, 물 분자들은 서로 수소 결합으로 연결되어 있습니다. 수소 결합은 물 분자의 산소 원자와 수소 원자 사이에 형성되는 약한 결합입니다.

액체 상태에서 물 분자들은 끊임없이 움직이고 서로의 위치를 바꾸고 있습니다. 이러한 움직임 때문에 물 분자 사이에 간격이 존재하며, 이 간격이 물의 부피를 결정하게 됩니다.