과냉각은 어떤 원리를 통해 생기는 것인가요?
최근 어떤 영상을 보니 냉장고에서 꺼낸 물로된 음료를 몇번 돌리고 하니까 얼어버리던데 이걸 과냉각이라고 하더군요.어떤 원리를 통해 생기는 것인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
어는것은 핵생성이 되어야 하는 핵이 생성이 안되어 과냉각되는 것입니다.
과냉각은 많이 흔들리거나 했을때 과냉각이 생깁니다
과냉각(過冷却, supercooling)은 물질이 해당하는 상태의 상온보다 더 낮은 온도에서도 녹지 않고 액체 상태로 유지되는 현상입니다.
과냉각은 물질의 결정화가 시작되는 핵 형성 과정에서 발생합니다. 물질이 일반적으로 결정화되기 위해서는 초기 핵이 형성되어야 합니다. 이 초기 핵이 형성되면 주변 분자들이 이 핵 주위로 모이게 되고, 결정이 형성되어 나아가게 됩니다.
그러나 온도가 낮아 결정화가 일어날 초기 핵이 충분하지 않을 경우, 물질은 액체 상태로 유지됩니다. 이 상태에서는 물질의 열역학적 에너지가 결정화의 열에너지보다 작기 때문에 액체 상태로 유지됩니다. 이렇게 액체 상태로 유지되는 과정을 과냉각이라고 합니다.
그러나 외부에서 충격이나 진동이 가해지거나, 결정 핵이 주어지면 물질은 급격히 결정화되어 결정체가 생성됩니다. 이 때, 결정화가 일어나는 순간에는 결정화 열에너지가 방출되어 열역학적 에너지가 증가하며, 과냉각 상태에서 유지되던 액체 상태가 결정체로 변하는 과정에서 방출되는 열은 꽤 높은 열이 될 수 있습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
과냉각은 물질이 녹는 온도보다 낮은 온도에서 녹는 현상을 말합니다. 이는 물질이 이상적인 냉각 조건에서 급격하게 냉각되어 결정의 형태로 고체가 생성될 때 발생합니다.
물질은 일반적으로 결정의 형태로 고체가 되는데, 결정이 형성될 때 결정의 형태로 정렬된 분자가 그 주변에 존재하는 분자들을 끌어들입니다. 이때 결정화된 물질의 녹는 점은 결정화되지 않은 물질의 녹는 점보다 높습니다. 따라서 냉각을 통해 결정화되는 과정에서는 물질의 녹는 점보다 낮은 온도에서도 결정화가 일어날 수 있습니다.
또한, 결정화에 필요한 결정 핵이 형성되는 것도 과냉각에 영향을 미칩니다. 결정 핵이 형성되면, 분자가 그 주변에 정렬되어 결정이 형성되기 시작합니다. 과냉각에서는 결정 핵이 형성되지 않고 냉각이 계속되면서 결정이 형성되지 않을 수도 있습니다.
결국, 과냉각은 물질이 결정화될 때 결정 핵 형성의 어려움과 결정화된 물질의 녹는 점이 결정화되지 않은 물질의 녹는 점보다 높은 것이 원인입니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
냉각시켰을 때
전이온도를 지나서도 상의 전이가 보이지 않는 현상을 말합니다.
증기의 온도가 내려가서 이슬점 이하가 되어도
기체인 채로 있거나 액체가 냉각되어서 응고점 이하가 되어도
고화하지 않는 현상을 의미 하는데요.
이것을 지나치게 빨리 냉각했다는 뜻에서
과냉각이라고 합니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.과냉각(undercooling)은 물질이 그것이 녹아야 할 온도 이하로 냉각될 때 발생하는 현상입니다. 이것은 상변화가 어려운 경우에 나타납니다.
일반적으로, 물질이 녹는 지점에서 냉각을 멈추면, 녹는 동안 형성된 고체의 결정핵이 자라면서 결정체가 생성됩니다. 그러나 냉각이 빠르면 결정핵이 형성되기 전에 물질이 냉각되어 결정체가 생성되지 않을 수 있습니다. 이 상태에서 물질은 과냉각 상태로 남아있습니다.
과냉각 상태에서 물질은 언제든지 결정화될 수 있으며, 이는 소량의 열이 추가되거나, 액체가 교란되는 등의 작은 변화에 의해 유발될 수 있습니다. 이것은 핵물질과 같은 물질에서 흔히 발생하며, 핵물질의 과냉각 상태에서 결정화가 시작되면 원자들이 결정체의 성장에 이어져서 결정화가 빠르게 진행됩니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
과냉각(undercooling)은 물이 얼어버리는 온도보다 낮은 온도에서도 액체 상태를 유지하는 현상입니다.
일반적으로 물이 얼어버리기 위해서는 얼음 핵이라는 결정 핵이 필요합니다. 얼음 핵은 물 분자가 얼음 결정 구조로 배열되는 것을 촉진하는 역할을 합니다. 일반적으로 냉장고에서 꺼내는 물은 물 분자가 얼음 결정을 형성할 수 있는 얼음 핵이 충분히 존재하기 때문에 얼어서 얼음이 됩니다.
그러나 냉장고에서 꺼내는 물을 깨끗하고 맑은 물로 만들기 위해 여과 과정을 거치면 얼음 핵이 제거됩니다. 그렇게 되면 냉장고에서 꺼내는 물에는 얼음 핵이 충분하지 않아서, 얼음이 형성되지 않고 액체 상태를 유지하는 현상이 발생합니다. 이것이 바로 과냉각입니다.
그러나 과냉각된 물은 외부의 어떤 자극(예: 얼음 결정의 씨앗을 제공하는 얼음 조각, 깨끗한 나뭇가지 등)으로부터 얼음 핵이 제공되면 급격하게 얼어붙습니다. 이러한 과정은 아이스팩을 만들 때, 냉동실에서 음식물을 보관할 때 등 다양한 분야에서 활용됩니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
과냉각은 물질이 일반적인 녹는 점보다 낮은 온도에서도 고체 상태로 남아있는 현상입니다. 이는 물질 내부의 분자나 원자가 결합하는 데 필요한 활성화 에너지가 높은 경우 발생할 수 있습니다.
일반적으로, 물질이 어느 정도의 온도에서는 고체 상태를 유지하다가 녹는 점에 도달하면 고체 상태에서 녹음과 함께 액체로 변합니다. 그러나 분자나 원자가 결합하는 데 필요한 활성화 에너지가 높은 경우, 녹는 점 이하의 온도에서도 고체 상태를 유지할 수 있습니다.
이러한 경우에는 물질 내부의 분자나 원자들이 얼어붙어 결합하는 것을 방해하는 물질이 추가될 수 있습니다. 이러한 물질을 더해주면 고체 상태를 유지하는 온도가 낮아지며, 이를 과냉각이라고 부릅니다.