콜라나 물을 흔들면 얼게되는 영상을 봤습니다.

Question

콜라나 물을 흔들거나 병을 때리니깐 얼어버리는 영상을봤는데요. 이런액체가 갑자기 얼어버리는 원리는 어떤원리인가요?이게 가능한가요?

Answer 1

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

콜라나 물을 흔들거나 병을 때릴 때 얼어버리는 현상은 과냉각이라는 상태에서 발생합니다. 과냉각은 액체가 얼음점 이하의 온도까지 내려간 상태에서도 아직 얼지 않은 현상을 말합니다. 이러한 조건에서는 액체가 외부 자극(예: 흔들림이나 충격)을 받으면 즉시 얼어버리게 됩니다.

콜라나 물이 과냉각 된 상태에서 흔들어지거나 병이 때려질 경우, 물분자 내에서 결정핵이 생성됩니다. 결정핵은 물분자가 빙결하면서 결합할 수 있는 특별한 지점입니다. 흔들거나 충격을 받음으로써 결정핵이 생성되고, 물분자들이 이 주변에 결합하게 되어 급격한 얼음 형성이 발생합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김채원 과학전문가입니다.

해당 현상은 과냉각이 이루어진 액체에 충격이 가해졌을때 만들어집니다.

물이나 콜라에 충격을 가하지 않고 서서히 얼리게되면, 물질의 온도가 영하이지만 액체상태를 유지하는 과냉각 현상이 만들어집니다.
그러다가 외부 충격이 가해지면 원자나 분자구조가 정렬되면서 빠르게 고체상태로 변하게됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 콜라나 물이 어는 점 아래로 내려가도 얼지 않고있는 는 현상을 과냉각 현상이라고 합니다. 이런 현상은 고체가 얼음이 되기 위해서는 물분자가 강하게 결합해야 고체가 되는데 온도가 낮아 지면서 분자들의 움직임이 없어지면서 결합을 하지 못해 정렬이 되지 않아서 고체가 되지 못한것입니다. 그런데 이때 콜라나 물을 흔들면 이런 결합을 하기 위해 움직임을 주면서 서로 결합이 단단해지면서 얼게 되는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

코카콜라나 물과 같은 액체가 갑자기 얼어버리는 현상은 "과냉각"이라고 하는 현상으로, 이는 낮은 온도에서 액체가 결정체로 변화하는 것보다 더 높은 농도의 용액에서 발생할 가능성이 높습니다. 예를 들어, 코카콜라나 물을 냉동고에서 꽁꽁 얼리게 되면, 비교적 높은 농도로 인해 과냉각 현상이 발생할 가능성이 높아집니다.

과냉각 액체의 분자는 얼어있는 결정체와 다른 상태로 존재하며, 분자가 얼어있는 결정체의 격자 구조에 정렬되어 얼어붙는 것이 아니라 냉각 액체의 상태에서 고체로 변화합니다. 이렇게 냉각 액체가 고체로 변화하는 과정은 매우 빠르게 일어나므로, 일반적으로 액체가 냉각되면서 얼어버리는 것보다 빠르게 얼어붙는 것으로 보입니다.

Answer 5

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

과냉각현상입니다.

과냉각은 물질의 온도가 그 물질이 액체로 상전이되는 온도보다 훨씬 낮을 때 발생합니다.

예를 들어, 물의 얼음점인 영하 0도에서 물을 냉각시키면 냉각 시간이 충분하면 물의 온도는 -10도까지 낮아질 수 있습니다. 그러나 이 시점에서도 물은 액체 상태를 유지하고 있습니다. 이 때 물이 얼음으로 상전이하기 위해서는 얼음결정의 형성핵이 필요합니다.

과냉각된 물이 충격을 받거나, 물질에 이물질이 섞이거나, 또는 공기 중의 먼지 등이 물질로 충돌하는 등의 외부적인 자극을 받으면, 이러한 형성핵이 생성되어 물질이 급속하게 결정화되면서 얼음이 생성됩니다. 이러한 현상이 역학적으로 발생하는 경우, 얼음 결정화의 시작점은 형성핵이 충돌한 지점에서부터 빠르게 전파되면서 과냉각된 물이 급격하게 얼어붙는 현상이 발생합니다.

따라서, 과냉각은 물질의 온도가 그 물질이 액체 상태를 유지하기 위한 최저 온도보다 더 낮을 때 발생하며, 외부적인 충격이나 형성핵의 생성 등의 요인으로 급격하게 얼음이 생성됩니다.

Answer 6

갑자기 액체가 얼어버리는 현상은 "과냉각"이라고 불리며, 일정한 조건에서는 가능합니다. 이러한 현상은 물질의 냉각 과정에서 결정의 형성이 어려워서 얼음 결정이 형성되지 못한 채로 액체 상태가 유지되다가, 외부의 작은 충격이나 움직임에 의해 결정 형성이 유발되어 얼어붙는 현상을 의미합니다.

과냉각은 액체가 얼어 결정을 형성하는 데 필요한 초기 미립자가 부족한 상황에서 발생할 수 있습니다. 물질의 결정화는 일반적으로 공간에서의 미립자나 결정 핵에 의해 시작되는데, 이러한 핵이 충분하지 않으면 결정 형성이 지연될 수 있습니다. 이때 액체는 실제 얼음 양상과는 조금 다른 구조로 남아있게 됩니다.

따라서, 충분한 시간 동안 과냉각된 상태로 있고, 충격이나 움직임에 의해 액체 분자들이 결정화를 유발하게 되면 갑작스럽게 얼어붙는 현상이 발생할 수 있습니다. 하지만 모든 액체가 이런 현상을 경험하는 것은 아니며, 조건에 따라 다를 수 있습니다.

Answer 7

안녕하세요. 김태환 과학전문가입니다.

질문하신 현상은 과냉각(supercooling) 현상으로, 액체가 어는점 아래에서 얼지 않고 액체 상태로 머무는 현상을 말합니다. 액체가 얼기 위해서는 결정핵이 필요한데, 결정핵이 충분히 없는 상태에서 온도가 내려가면 얼지 않고 액체로 머물게 됩니다. 과냉각 상태에 있는 액체에 충격을 가하면 빠르게 얼기 시작합니다.

Answer 8

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

불가능하지는 않습니다.

아마도 그 영상에서 본 현상은 과냉각 현상으로 추측됩니다.

과냉각은 액체가 보통 기압 상태에서 어는점에서도 얼지 않고 액체로 남아있는 상태를 말합니다. 이 상태에서는 매우 작은 외부 충격에도 순식간에 얼어버립니다.

그 이유는 액체의 상태가 매우 불안정하기 때문이라고 합니다.

그래서 콜라나 물을 과냉각 상태로 만든 후 흔들거나 병을 때리면 영상에서 보신 것처럼 순식간에 얼어버리게 됩니다.

Answer 9

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

콜라나 물을 흔들거나 충격을 가한다고 어는건

다른 조건이 있을것 같습니다. 일상생활에 물병을 흔든다고 얼지는 않으니까요.

감사합니다.