물을 얼릴 때 보면 겉의 표면부터 얼던데 왜 그런가요?

Question

안녕하세요

얼음을 얼리는 케이스에 물을 담고 냉동고에 잠깐 보관한 후에

꺼내놓으면 겉 표면만 살짝 얼고 내부는 아직 액체 상태인걸 볼 수 있는데요

왜 물은 표면부터 어는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

물이 표면부터 어는 이유는 표면의 온도가 중심보다 낮기 때문입니다. 물은 표면에서 공기와 접촉하기 때문에 공기로부터 열을 빼앗기고 온도가 낮아집니다. 중심은 표면보다 열이 잘 전달되지 않기 때문에 온도가 더 높게 유지됩니다. 따라서 물이 표면부터 얼게 됩니다

Answer 2

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 물이 표면부터 어는 것은 물의 특성 때문입니다. 대부분의 액체는 온도가 낮아지면 부피가 작아져서 밀도가 커지는데요. 물은 온도가 내려가면 액체인 물보다 물이 부피가 커집니다. 그러면서 밀도가 작아지는 것입니다. 따라서 물이 얼기 시작하면 밀도차이에 의해서 물에 뜨기 시작해서 물이 위에서 부터 어는것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 송준호 과학전문가입니다.

물의 온도가 내려가면 물의 밀도가 감소된다는 사실을 바탕으로 물이 표면에서 차가운 공기를 만나면 위쪽 물의 온도가 내려가므로 위쪽 물의 밀도가 아래쪽 물의 밀도보다

작아집니다. 그러므로 밀도가 작은 물은 위쪽으로 밀도가 큰 물은 아래쪽으로 머무르게 되어 표면(위쪽 물)부터 얼게 됩니다

Answer 4

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

물은 4도 정도가 되면 밀도가 무거워져 가라앉습니다

그렇게 가라앉다가 물의 더 떨어지지 않으면 찬 공기가 닿는 표면부터 어는 것입니다

Answer 5

안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.

여러가지 연구와 학문지에 따르면 물을 얼리면 일반적으로 열 전달 방식 때문에 외부 표면부터 얼기 시작합니다.

물이 빙점 이하의 온도에 노출되면 열이 물에서 주변 환경으로 전달되기 시작합니다. 열 전달은 주로 전도를 통해 발생하는데, 여기서 더 차가운 표면과 직접 접촉하는 분자는 에너지를 잃고 속도가 느려집니다. 결과적으로 운동 에너지가 감소하고 물 분자가 더 가까워져 단단한 얼음을 형성합니다.

주로 물의 외부 표면에서 열 전달이 발생하기 때문에 표면의 온도는 내부보다 더 빨리 어는점 아래로 떨어집니다.

Answer 6

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.물이 얼어갈 때 온도가 낮아지면 물 분자들이 서서히 움직임이 감소하고 결정 구조를 형성하기 시작합니다. 이때 겉면에서는 주변의 더 차가운 환경과 물 분자 사이의 열이 빠르게 전달되어 얼음이 더 빠르게 형성됩니다. 겉면에 형성된 얼음 피복은 내부로 열 전달을 어렵게 하며, 이는 물의 얼음 형성을 가속화시킵니다.

Answer 7

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

얼음의 열전도 특성 영상을 본 적이 있는데..

열전도도가 다른 바닥에 각각 동일한 각 얼음을 올려놓고 상대비교를 했는데..거의 2배 차이 수준으로 녹는 속도가 다르더라구요.

이와 반대로..어는 속도도 경우에 따라 다를수 있다는얘긴데요..

냉동실 얼음 틀에 물을 붓도 시간 경과에 따라 관찰해보면 외부는 반쯤 얼려있고 내부는 아직도 물로 존재해 있는것을 한번씩 보셨을 것인데

이는...냉동실의 냉기가 얼음틀 내 물에 전달될때 가장 외곽이 냉기 전달이 가장 가깝고 속까지 전달거리가 더 멀기 때문입니다.ㅎㅎ

도움이 되셨는지 몰겠네요..^^