물이 얼었는때 부피가 커지는 원리는 무엇인가요?
보통 물을 패트병에다가 받아가지고 냉동실에 얼려 놓으면 부피가 커져서 패트병이 심하게 변형이 일어나는데 얼었을때 부피가 커지는것으로만 알았지 어떤 원리로 부피가 팽창하는지 잘 모르겠습니다. 궁금합니다.
11개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
물은 다른 물질과는 다르게 얼음으로 변할 경우 분자 구조에 의해서 부피가 팽창하게 됩니다. 이는 수소로 구성된 분자의 특징이며 얼 경우 이 결합이 더욱 단단해 지는 특징이 있기 때문입니다.
안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.
물이 얼을 때 부피가 커지는 것은 이상적인 물의 특성 중 하나로 알려져 있습니다. 이러한 현상은 물의 분자 구조와 수소 결합에 기인합니다.
물의 분자는 두 개의 수소 원자와 하나의 산소 원자로 이루어져 있으며, 이 분자는 특수한 구조를 가지고 있습니다. 물 분자는 수소 원자와 산소 원자 간에 강한 고리 모양의 수소 결합을 형성합니다. 이러한 수소 결합은 물 분자들 간의 인접한 상호 작용을 의미하며, 물 분자들을 더 가깝게 결합시킵니다.
물이 액체 상태에서 얼을 때, 수소 결합은 더 강하게 형성되고 물 분자들이 더 가까이 뭉치게 됩니다. 이로 인해 물 분자들 사이의 간격이 줄어들고, 결국 고체 상태인 얼음이 형성됩니다. 이 과정에서 각 물 분자의 위치가 정확하게 배열되고, 더 작은 간격으로 패킹되므로 부피가 감소합니다.
그러나 이것은 물이 4°C에서 0°C로 냉각될 때 발생하는 현상입니다. 물이 4°C로 냉각되면 얼음이 형성되기 전에 물 분자들이 일시적으로 더 가까이 모이게 됩니다. 이때 부피가 약간 감소합니다. 그러나 물이 0°C 미만으로 냉각되면 얼음이 형성되면서 다시 부피가 커지게 됩니다.
따라서 얼음을 만들 때 물이 부피를 확장하는 것은 어느 정도 예상 가능한 현상입니다. 그래서 패트병과 같은 용기에 물을 넣어 얼릴 때 부피가 증가하고, 용기가 심하게 변형하는 것을 관찰할 수 있습니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
물이 얼면 부피가 커지는 원리는 물 분자의 특성 때문입니다. 물 분자는 얼어서 고체가 되면서 분자 간 거리가 멀어지게 됩니다. 이로 인해 분자 간 간격이 넓어지고 분자들이 서로 밀집하지 않게 되어 부피가 커지게 됩니다.
그리고 물 분자는 얼어서 고체가 되면서 분자 간 결합력이 강해지게 됩니다. 이로 인해 분자들이 서로 끌어당기는 힘이 커지게 되고 이는 물 분자 간 간격을 더욱 넓혀 부피가 커지게 만듭니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.
물은 온도가 내려감에 따라 불규칙하게 움직이던 물분자들이 규칙적으로 배열되면서 고체인 얼음이 되는데 이때 물분자의 구조적인 특징 떄문에 배열된 분자들 사이에 공간이 생기기 때문에 부피가 늘어 납니다.
얼음안에 하얗게 보이는 것이 공간이 늘어난 곳입니다
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.
물이 얼면서 불규칙적으로 움직이던 물 분자들이 규칙적으로 배열되면서 분자간 수소결합의 형성으로 육각고리의 모양을 이루게 됩니다. 이로인해 빈 공간이 많아지면서 부피가 커지는 것 입니다.안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
일반적으로 물은 4°C에서 가장 밀도가 높습니다. 얼음이 되는 과정에서는 물 분자들이 얼음 구조로 배열되면서 각 분자 간의 거리가 멀어지게 됩니다. 이로 인해 분자 간의 평균 거리가 증가하고, 결과적으로 부피가 커지게 됩니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
물은 수소결합이라는 특이한 결합이 가능하여 고체가되어 서로 결정형태로 달라붙게 됩니다. 이 결정 사이사이 빈공간이 만들어지면서 특이하게 부피가 오히려 커지게 됩니다.안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
물이 얼었을 때 부피가 커지는 원리는 물의 밀도가 변화하는데 기인합니다.
물은 얼기 전까지는 온도가 낮아져도 밀도가 일정합니다. 그러나 물이 얼게 되면, 물 분자들이 정렬되면서 물의 밀도가 감소합니다. 이는 물 분자들의 간격이 얼음에서는 더 멀어지기 때문입니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물이 얼었을 때 부피가 커지는 원리는 물 분자의 구조적인 특징 때문입니다. 물 분자는 양쪽에 수소 원자가 있는 산소 원자로 이루어져 있습니다. 물 분자는 주변의 다른 물 분자와 수소 결합을 하여 서로 연결되어 있습니다. 물의 온도가 0℃ 이하로 내려가면, 물 분자의 운동 에너지가 감소하여 수소 결합이 더 강해집니다. 이로 인해 물 분자는 규칙적으로 배열되기 시작합니다. 규칙적으로 배열된 물 분자 사이에는 공간이 생기게 되는데, 이 공간으로 인해 물의 부피가 증가하게 됩니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 물이 액체일때는 불규칙적으로 움직이던 물분자들이 온도가 내려가면서 일정한 형태로 얼면서 육각형의 구조가 되고 그 사이에 공간이 생기면서 부피가 늘어나게 되는 것입니다.
