물이 얼게되면 부피가 커지는 이유는 무엇인가요?

Question

보통 다른 물질은 고체가 되면 부피가 작아지는데 왜 물은 고체가되면 부피가 커지는지 궁금합니다!! 그리고 높은 산에 올라갔을때 물이 빨리 끓는 이유도 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.

1. 물은 온도가 내려가다가 1기압 기준 0도씨에서 얼게 되는데, 이때 물분자가 서로서로 손을 잡게 됩니다.

손을 잡게 되는 과정에서 공간이 생기고 그래서 물보다 얼음이 부피가 크게 됩니다.

2. 산에 올라가면 기압이 낮아집니다. 기압이라 공기의 압력으로 공기가 가벼워 보여도 그 공기가 쌓이면 엄청나게 무겁습니다.

그래서 높은곳올라가면 머리위에 쌓인 공기가 적어지게 되어 저기압이 됩니다.

저기압이되면, 쉽게 액체가 기체로 변신할수 있습니다. 쉽게 변신한다는 것은 낮은 끊은 점에서도 액체가 기화로 된다는 것을 의미합니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

물이 얼게되면 육각형구조가 되면서 중간에 빈공간이 생기게 됩니다. 그렇기에 액체 상태보다 공간이 더 생겨서 부피가 커집니다.

또한 고지대로 갈수록 기압이 낮아져서 물의 끓는점이 낮이지기에 물이 빨리 끓습니다.

Answer 3

안녕하세요.

물이 얼면 부피가 증가하는 까닭은 '척력' 때문이 아니라 물 분자가

'극성(極性 : 전체적으로 + - 중성이나, 부분적으로 수소 원자쪽은 - 극이고, 중심 원자인 산소 원자는 + 극을 띠는 성질)' 물질이기 때문입니다. '척력은 아니고요.ㅎ'

즉, 물이 얼기 전부터 물분자가 극성이기 때문에 물분자의 수소 원자가 옆에 있는 다른 분자에 결합하는 "수소 결합"이라는 인력 때문에 5각형 구조와 6각형 구조가 섞여있다가 물이 얼면 거의가 6각형 구조가 되므로 5각형 구조보다는 6각형 구조 안의 공간이 조금이라도 넓으므로 물이 얼면 부피가 갑자가 약 10% 정도 증가합니다.

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지구에서 압력은 하늘을 기준으로 아래로 갈 수록 높아지게 됩니다.

바다속의 수압도 일정하지 않고 깊어질수록 압력이 올라가는 이유가 이때문입니다.

그래서 산은 아래의 땅보다 높이 있기 때문에 압력이 더 낮습니다.

위로 올라갈 수록 압력이 낮아진다고 이해하시면 되겠습니다.

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물이 끓는 것은 물을 누르는 압력과 물이 기체가 되려는 힘이 같을 때 끓게 됩니다.

그래서 보통 대기압에서 순수한 물은 100도씨에서 끓지만

산 위에서는 압력이 낮으니 물을 누르는 힘이 더 작습니다.

그래서 100도씨 보다 낮은 온도에서도 물이 기체가될 수 있는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

물의 경우는 특별합니다. 물이 얼음이 되면서 부피가 커집니다. 혹시, 페트병에 물을 넣어 얼린경험이 있으시다면 바로 알아채실겁니다. 페트병에 물이 얼어있으면 빵빵하게 돼버리는데, 얼음이 물보다 부피가 크기 때문이죠. 물 분자는 액체 상태에서 자유롭게 있다가 어는점이 되면서 배열을 이룹니다. 이 때 6각 배열로 정렬하면서 얼음(고체)이 되는데, 6각 배열은 기존 물 분자 6개가 있던 공간보다 큰 공간을 차지합니다. 또한 6각 구조 내부로는 물 분자가 위치하지 않게 되죠. 이러한 원리로 얼음이 되면서 부피가 커진거죠.

산이나 고지대에서는 공기의 기압(압력)이 떨어집니다. 압력이 감소하면 액체의 끓는점이 낮아지게 됩니다. 그래서 밥이 설익게 되는 것이죠.

물이나 액체가 끓어 기체가 되는 것은 분자간 인력(전기력)을 끊고 자유로워지는 것입니다. 그런데, 이 액체를 누르는 공기 압력이 강해지면 자유로워지는데 더 많은 에너지가 필요하고 압력이 약해지면 더 쉽게 자유로워질 수 있습니다. 그래서 기압이 낮아지면 기체가 되는데 비교적 쉬워져 끓는점이 낮아지는 것이죠.

그리고 산에서는 밥을 지을 때 돌을 얹혀놔 압력을 강하게 만들어줘 밥을 잘 익게 만들 수 있습니다..

Answer 5

안녕하세요. 장재현 과학전문가입니다.

다른액체와 달리 물이 고체가될때 부피가 커지는것은 물은 얼음이 될때 육각고리를 이뤄 빈공간이 생기면서 부피가 커지게 됩니다.

Answer 6

물의 온도가 내려가면 어는점으로 인해 불규칙하게 움직이던 분자(액체)들이 규칙적으로 배열되게 됩니다.

이 규칙적으로 배열이 되는 것이 고체인 얼음입니다.

이때 물 분자가 규칙적으로 배열이 되면서 분자들 사이에 빈 공간이 생겨 부피가 커지게 됩니다.