안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
이런 현상을 "인스턴트 익스팅션" 또는 "인스턴트 얼음화"라고 합니다. 이는 어떤 물체에 뜨거운 물이나 액체를 갑자기 뿌리면 주변 공기와의 열 교환으로 인해 물이 순식간에 응고되어 얼음이 형성되는 현상을 말합니다.
이 현상은 물의 끓는점이 낮은 기온에 노출되어 빠르게 응고되는데, 기온이 매우 낮은 환경에서 뜨거운 물이 빠르게 증발하고 응고되는 것입니다. 뜨거운 물을 뿌린 순간, 물 분자들은 기온이 낮은 공기와 직접적으로 접촉하여 열을 빠르게 잃게 됩니다. 이로 인해 물 분자들이 빠르게 원자 간에 얼음 구조로 배열되고 응고됩니다.
컵 안에서 뜨거운 물이었지만, 뿌리자마자 얼어버리는 이유는 주로 아래 두 가지 요인 때문입니다:
물의 증발: 뜨거운 물이 촤악하게 뿌려질 때, 표면적으로 많은 물이 작은 입자로 분산됩니다. 작은 입자는 표면 면적이 커지기 때문에 기온이 낮은 공기와 더욱 많은 접촉을 하게 됩니다. 이로 인해 물이 빠르게 증발하면서 응고될 수 있습니다.
슈퍼쿨링: 특정 조건에서는 물이 얼음으로 응고하는 지점인 얼음의 결정화점 이하의 온도에도 계속해서 액체 상태로 존재할 수 있습니다. 이를 슈퍼쿨링이라고 합니다. 따라서, 뜨거운 물을 빠르게 뿌릴 경우 얼음이 형성되지 않을 때까지 얼음의 결정화점보다 낮은 온도에 물이 유지될 수 있으며, 이후에 한 번에 응고되는 현상이 발생합니다.
이렇게 뜨거운 물을 뿌리자마자 얼어버리는 현상은 온도, 습도, 기압 등의 환경 조건과 물의 특성에 따라 달라질 수 있습니다.
