물을 얼리면 부피가 커지는 이유?

Question

냉동실에 PT병이나, 생수를 얼리면 빵빵하게 부풀어올라서 부피가 증가된것을 확연히 볼수 있는데요.부피가 증가하는 원인을 알고 싶어요.

공정한백로247 · Accepted Answer

안녕하세요.  과학전문가입니다.물이 얼음이 될때 원자들이 서로 최대한 빈 공간을 만들기 때문입니다. 그래서 물 일때보다 부피가 커지는겁니다.

의로운청설모283 · Answer

물은 다른 액체와 달리 영상 4도에서 부피가 가장 작은 무거운 상태가 되고, 온도가 낮아질수록 부피가 증가하여 가벼운 상태가 된다. 추운 겨울에도 호수나 강이 표면부터 얼어들어가 물고기 등 생명체가 살아갈 수 있는 환경이 조성되는 이유다. 그러나 물이 이같은 변화를 일으키는 원인에 대해서는 다양한 이론만 존재해왔다. 펨토초(1000조분에 1초) 단위로 빠르게 이루어지는 물의 구조 변화를 실험적으로 관찰할 수 없기 때문이다.물은 결합 방식이 다른 두개의 구조가 동시에 존재하는 것으로 나타났다. 수소 두개와 산소 원자 한개로 이루어진 물 분자는 여러개가 결합해 하나의 '클러스터'를 형성한다. 이 클러스터의 구조가 한개가 아닌 두 개였던 셈이다. 4도 이하의 환경에서는 물을 구성하고 있는 클러스터의 구조가 밀도가 낮고 가벼운 것으로 나타났다. 따라서 물이 0도에 가까워질수록 가벼운 구조가 늘어나면서 얼음의 부피는 점점 커졌다. 영하 44도가 되면 두 가지 구조가 같은 비율을 같는 것으로 나타났다. 또한 물이 갖고 있는 두가지 구조는 동시에 존재하며 두 상태가 서로 바뀌는 '요동현상(fluctuation)'이 나타남을 밝혀냈습니다.

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.액체상태에서 물분자는 매우 자유분방하게 움직입니다.하지만 고체상태의 물분자는 매우 규칙적으로 배열됩니다.자유분방하던 액체상태의 물분자가 규칙적인 배열을 이루며 얼음으로 변하는 것인데요, 그 과정에서 규칙적 배열에는 분자들간 상당한 공간이 발생하게 되고 그 때문에 고체상태일 때가 액체상태일 때보다 부피가 커지는 것입니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.물의 온도가 내려감에 따라, 불규칙하게 움직이던 물 분자들이 규칙적으로 배열되면서 사이사이 공간이 생겨 부피가.늘어나는 것입니다

위대한거북이239 · Answer

물의 온도가 내려가면 어는점으로 인해 불규칙하게 움직이던 분자(액체)들이 규칙적으로 배열되게 됩니다.이 규칙적으로 배열이 되는 것이 고체인 얼음입니다.이때 물 분자가 고르게 배열이 되면서 분자들 사이에 빈 공간이 생겨 부피가 커지게 됩니다.

튼튼한라마20 · Answer

보통 물질은 액체에서 고체로 변하면 부피가 감소하는데 물은 고체인 얼음으로 변하면 오히려 부피가 증가한다. 물이 얼면 수소결합들이 100%가 되고 결합기둥이 네 방향으로 똑바로 선 구조를 만들어,액체보다 빈 공간이 많아지기 때문이다. 얼음이 녹으면 부분적으로 결합기둥이 눕혀지고 무너져서 빈 공간이 메워지므로,액체가 되면서 밀도가 높아지며 부피가 감소한다. 그러나 액체인 경우에도 수소결합은 여전히 많아서 유일한 물의 성질을 가지게 된다.출처 : https://www.busan.com/view/busan/view.php?code=20031219000043

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.액체인 물이  고체로 변하면 부피가 약9%상승합니다.액체중 물이 이러한 특성을 갖고 있는데요.물분자 사이에는 수소결합이 있어서 많은 특징이 나타납니다.(*수소결합:물분자끼리 서로 결합시키는 힘)얼음의 물분자는 4개의 다른 물분자와 수소결합을 이루고, 얼음은 수소결합으로 빈공간이 많은 구조를갖게 되어 부피가 상승됩니다.이러한 이유로 물이 얼면 부피가 커지는 이유입니다.도움이 되시길 바랍니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.물이 얼면 육각형모양으로 수소결합을하며 중간에 빈 공간이 생기게 됩니다 따라서 부피가 증가하게 되는것 입니다

화학

화학

물을 얼리면 부피가 커지는 이유?