강물보다 바닷물이 잘 얼지않는 이유는 뭔가요?
최근 한파로 인해 모든 것이 꽁꽁 얼어붙는 상황입니다.
그런데 주변의 강물은 조금만 추워도 금방 얼어붙는데 바닷물은 얼지 않는것같습니다.
이렇게 두 물이 차이나는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 과학전문가입니다.
바다의 경우 염분이 농도가 높기 때문에 어는점이 더 낮아져서 쉽게 얼지 않습니다. 그리고 바람에 의해서 파도가 많이 생기는 이유 때문이기도 합니다.
질문에 도움이 되셨다면 추천 및 좋아요 부탁드립니다. ^^
안녕하세요.
바닷물에는 소금기가 들어있고, 그 소금기가 들어 있으면 물(소금물)이 어는 온도가 약간이지만 내려갑니다.
즉 3.5%의 소금을 포함한 바닷물의 빙점, 즉 바닷물이 어는 온도는 -1.91℃로 내려간다고 합니다. 강물이 어는 온도보다 약 2°가량 낮아지는 것이지요.
이것을 소금물의 빙점강하 또는 융점강하라 부르는데, 추운 겨울날 바깥기온이 영하 10℃라던가 영하 15℃쯤으로 내려가면 강물뿐만 아니라 바닷물도 얼 것이 예상된다.
그런데도 누구나 다 아는 것처럼 강물이 꽁꽁 얼어붙은 추운 날에도 바닷물은 절대 얼지 않습니다.
그것은 물의 특성때문입니다. 즉, 물은 4℃때가 밀도가 가장 높고 가장 무겁습니다.
어느 겨울날 밤 바깥 기온이 갑자기 낮아져서 영하의 온도인 -10℃가 되었다 하면,
호수표면에 있던 물의 온도는 바깥공기 때문에 그 온도가 내려간다. 가령 호숫가의 온도가 주간에 8℃였다면 이 호숫가의 표면의 온도는 8℃에서 차츰차츰 4℃까지 내려갑니다.
가령 온도가 8℃에서 7℃로 내려가면 7℃의 물은 8℃ 때보다 무거우므로 7℃로 온도가 떨어진 물은 곧 호수밑으로 가라앉습니다.
그대신 호수 밑에 있던 8℃이상의 가벼운 물이 위로 올라오게 됩니다.
따라서 호수전체의 물의 온도가 7℃가 될 때까지 이런 대류현상은 계속된고, 호수의 물은 이런 대류과정을 되풀이 하는 결과 6℃→5℃→4℃로 냉각이 됩니다.
이렇게 일단 호숫가의 물이 전부 4℃가 된 다음에는 호숫가의 윗부분의 물이 이번에는 3℃로 내려가구요.
그런데 3℃의 물의 밀도는 4℃의 물보다 낮아지고 무게는 오히려 가벼워집니다.
따라서 이 물은 더 이상 밑으로 내려가지 않고 호숫가의 표면에 남게 됩니다.
이렇게 일단 호숫가의 표면온도가 3℃가 되고나면 다음으로 호수의 물은 바깥기온 때문에 다시 온도가 더 내려가서 2℃가 됩니다. 2℃의 물은 3℃때보다 더 가벼우므로 2℃의 물은 계속 호수표면에 남게 되지요.
이런 식으로 호수의 표면에 있는 물은 3℃→2℃→1℃로 내려가 드디어 1℃에서 0℃로 내려가 드디어 얼게 됩니다. 그러나 호수표면이 얼 때도 호수 밑에 잠겨있는 물의 온도는 4℃의 온도에 머물게 됩니다.
강물이나 그릇에 담아둔 물의 경우도 사정은 같습니다. 즉, 어느 경우건 물은 수면위쪽으로부터 얼어내려갑니다.
사실은 이 때문에 강이나 호수 또는 연못안에서 살고 있는 물고기는 얼어죽지 않고 강이나 호수 또는 연못밑의 4℃의 물속에서 삶을 유지할 수가 있게 되는 것입니다.
한편 이와 같은 이유에 의해 바닷물도 얼게될 것 같습니다.
그러나 바다는 넓고 깊습니다. 그 넓고 깊은 바닷물 전체의 온도를 4℃로까지 내려가게 하는데는 무척이나 오랜 시간이 걸리는 것은 미뤄 짐작할 수 있습니다.
북위 45°이하의 지역에서는 그 시간은 어쩌면 1년도 더 걸릴지도 모릅니다.
따라서 그 지역의 바닷물의 온도가 4℃로 내려가기 훨씬 전에 여름이 오게 됩니다. 따라서 얼음이 얼 틈이 없는 것입니다.