뜨거운물이 찬물보다 더 빨리 어는 이유는 뭔가요?

Question

뜨거운 물을 얼리는 시간이

찬물을 얼리는 시간보다 더 빨리 언다던데

왜 뜨거운 물이 찬물보다 더 빨리얼까요?

상식으로로 더 이미 온도가 낮은것이 더 빨리 얼 것 같은데 어떻게 이런 현상이 일어나는지 궁금하네요

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

뜨거운 물이 찬물보다 빨리 어는 음펨바효과는 2013년 싱가포르 난양공과대학의 연구팀이 수소결합과 공유결합의 상관관계에서 해답을 찾았습니다.

저온에서는 물 분자들 사이의 수소결합이 짧아지기 때문에 물 분자 내부에서는 원자들 사이에 척력(밀어내는 힘)이 발생하여 산소 원자-수소 원자의 공유결합은 길어지는데 이때 에너지 흡수가 필요하게 됩니다. 고온에서는 물 분자들의 수소결합 간격이 넓어지면서 물분자 내부의 산소원자와 수소원자 사이의 공유결합 길이는 짧아지고 이때 에너지를 방출한다고 밝혀냈습니다. 공유결합의 에너지 방출은 본질적으로 냉각과정과 동일하기 때문에, 뜨거운 물은 냉각시 더 빠른 속도로 에너지를 방출하게 되는 것이고 합니다. 결론적으로, 물은 가열하면 물분자 사이에 수소결합이 약해져서 밀도가 낮아지는 정상적인 반응을 하지만, 동시에 물분자 내부의 이온 사이에는 반대로 냉각과정의 반응이 일어난다는 말이네요...

Answer 2

말씀하신 효과는 음펨바 효과 입니다.

아직 여러 가설들이 있지만 정확히 증명되지는 않았습니다.

가장 그럴듯한 설명은

물을 가열할 때 공유 결합 길이를 줄여가면서 에너지를 놓게되는데,

뜨거운 물이 에너지 양이 많아 냉각시에 더 빠른 에너지로 방출된다는 주장입니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

해당현상은 아직까지도 미스테리인 난제입니다.

정확한 이유는 알 수 없고, 단지 가설로만 제기되고있습니다.

가장 최근 가설로는, 대류로 설명합니다.

자세히는, 뜨거운 물은 외부의 위쪽 물이 식으면서 안쪽의 물과 온도차가 커집니다.

때문에 뜨거운 물은 차가운 물보다 대류현상이 더 활발하게 일어나 바깥으로 열을 더 빨리 빼앗긴다는 가설입니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

아직 음펨바 효과인 찬물과 뜨거운 물 중 어느 것이 더 빨리 어느냐에 대해 완벽히 풀리지는 않았습니다. 찬물이 뜨거운 물보다 빨리 어는 것이 상식적이고 어느 정도 맞는 이야기지만, 뜨거운 물이 찬물 보다 빨리 어는 것을 관측한 사실도 있기 때문이죠. 또한, 이 관측 사실에 대해 실험조건이나 환경등에 영향을 받아 뜨거운물이 찬물보다 빨리 얼었다라는 반박도 있습니다. 그래서 현재로썬 다양한 변수에 의한 조건과 환경에 따라 뜨거운물이 빨리얼수도 있고 찬물이 빨리 얼수도 있다라고 밖에 대답을 못드리겠습니다.

Answer 5

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

음펨바효과라 불리는 현상으로 1969년 음펨바라는 학생이 처음 발견한 현상으로 아직까지 정확한 원리를 밝혀내지 못했으며 여러 가설만 있습니다.

Answer 6

안녕하세요. 과학전문가입니다.

어떤 조건인지 모르겠지만 액체가 고체가 되기 위해서는 상변형이 되야하고 그 온도는 정해져 있습니다. 따라서 높은 온도의 물이 낮은 온도의 물보다 더 빨리 어는건 상식적이지 않은 내용입니다