얼음은 왜 금방 녹는지 궁금해요 알려주세요
얼음을 컵에 넣은 다음에 미지근한 음료를 부우면 얼음이 왜 금방 녹나요? 그리고 차가운 음료를 빨리 안 마시면 왜 물이 컵 주변에 맺히나요?
안녕하세요. 얼음이 빨리 녹는 이유와 컵 주변에 물이 맺히는 현상은 모두 열역학과 물리학적 에너지 전달과 관련이 있는데요, 우선 얼음은 온도가 0°C이고, 미지근한 음료는 얼음보다 높은 온도를 가지고 있는데 이때 온도 차이가 크면 클수록, 열은 고온에서 저온으로 빠르게 이동합니다. 따라서 음료가 얼음에 열을 전달하면, 얼음의 분자들이 고체 구조를 유지할 수 없을 만큼 에너지가 증가하여 녹게 됩니다. 또한 얼음을 녹이려면 융해열이 필요한데요, 얼음 1g을 녹이는 데 약 334 J의 열이 필요한데, 미지근한 음료는 많은 열을 얼음에 빠르게 전달할 수 있기 때문에, 얼음이 금방 녹는 것입니다.
다음으로 공기에는 항상 수증기가 포함되어 있는데요, 공기의 온도와 습도에 따라 포화 상태가 달라집니다. 이때 얼음이 들어간 컵은 차가워져서, 컵 표면의 온도가 공기보다 낮아지며 공기 중 수증기가 컵 표면에 닿으면, 공기가 냉각되어 포화 상태를 넘어 응결됩니다. 따라서 결과적으로 컵 주변에 물방울이 맺히는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
얼음이 미지근한 음료에서 빨리 녹는 이유는 온도 차이입니다.
얼음은 0°C 이하의 고체 상태이고, 미지근한 음료는 보통 20~30°C 정도이죠. 이 온도 차이가 클수록 얼음은 더 빠르게 열을 흡수해서 녹아습니다. 또한, 물은 공기보다 열전달이 훨씬 잘 되기 때문에, 얼음이 물속에 잠기면 공기 중에 있을 때보다 훨씬 빠르게 녹습니다.
얼음이 녹는 과정은 ‘융해’라고 부르며, 열을 흡수하면서 고체에서 액체로 변하는 흡열 반응이에요. 미지근한 음료는 얼음에 열을 공급해 이 과정을 빠르게 만듭니다.
차가운 음료 컵에 물방울이 맺히는 이유는 컵 속 음료가 차가우면 컵 표면 온도도 낮아집니다. 이때 주변 공기 중의 수증기가 차가운 컵 표면에 닿으면 물방울로 변해 맺히는 것입니다.
공기 중 수증기가 물로 바뀌는 온도를 ‘이슬점’이라고 하는데, 컵 표면 온도가 이슬점 이하로 떨어지면 응결이 일어납니다.