안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 물은 액체일때 분자들이 일정한 규칙이 있게 배열되지 않아서 사이 사이에 공간이 없는데 얼음이 되면 분자들이 정육각형을 이루면서 사이사이에 공간이 생기면서 그 공간때문에 부피가 늘어나게 됩니다. 그럼 밀도는 질량/부피이기 때문에 밀도는 작아지게 되는 것입니다.
물은 다른 물질들과 다르게 액체 상태에서 고체 상태가 되면 부피가 커지면서 반대로 밀도가 낮아지게 됩니다. 이는 물의 수소결합으로 인한 특수성 때문인데요. 그렇기 때문에 다른 물질들은 고체가 되면 액체보다 무거워져서 가라앉게 되지만 물은 반대로 고체 상태가 되면 액체보다 가벼워져서 위로 뜨게 되는 성질을 가지게 됩니다.
일반적으로 물은 0°C 이하에서 얼어서 고체인 얼음이 됩니다. 일반적인 물 분자는 수소 원자와 산소 원자로 이루어진 분자로 구성되어 있습니다. 얼음은 물 분자들이 얼어서 정렬되고 고체 구조를 형성하는 과정입니다.
물이 얼면 물 분자들은 일정한 패턴을 형성하게 되는데, 이 패턴은 물 분자들 사이의 간극을 크게 만들어 냅니다. 이 간극으로 인해 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 낮아집니다. 따라서, 같은 부피의 물과 얼음을 비교하면 얼음의 질량이 더 가볍습니다. 이로 인해 얼음은 물에 뜨게 됩니다.
얼음이 물에 뜨는 이유는 물이 얼음보다 밀도가 높기 때문입니다. 얼음은 물 분자들이 서로 결합하여 구조를 이루는데 이 구조 때문에 물 분자들이 더 넓은 공간을 차지하게 됩니다. 따라서 같은 부피의 물과 비교하면 얼음의 부피가 더 크고 물 분자들 사이의 간격이 넓어지기 때문에 밀도가 작아지게 됩니다.
그리고 얼음이 물에 뜨는 이유는 물 분자들 사이의 결합이 약해지기 때문입니다. 물 분자들이 얼음 구조를 이루기 위해서는 서로 결합해야 하지만 얼음이 물에 뜨면 물 분자들 사이의 결합이 약해지게 됩니다. 이는 물 분자들이 더 넓은 공간을 차지하게 되고 물 분자들 사이의 간격이 넓어지기 때문에 밀도가 작아지게 됩니다. 이러한 이유로 얼음은 부피가 커지면서 밀도가 줄어들게 됩니다.
