▶   물이 얼음이 될 때의 부피 변화

 
 
 

액체 상태인 물이 얼어 얼음이 되면, 부피는 어떻게 변할까요? 더 커질까요, 더 작아질까요? 아래 동영상에서 관찰해보세요.

 

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컵 가득 물을 넣고 얼리면, 컵 위로 볼록 얼음이 올라옵니다.

 

 

이것으로부터 물이 얼어 얼음이 되면 부피가 커진다는 것을 알 수 있습니다.물이 얼음이 되면서 부피가 커지는 것은 물의 독특한 성질입니다.

대부분의 물질의 경우, 고체 상태에 비해 액체 상태에서 분자들이 더 자유롭게 움직이므로, 고체에 비해 액체에서 분자들이 덜 빽빽하게 배열되어 있습니다. 즉, 대부분의 경우 고체에 비해 액체에서 분자들 사이의 빈 공간이 더 많습니다. 따라서 액체가 고체보다 부피가 조금 더 크지요.

고체 상태의 분자 배열 모형
액체 상태의 분자 배열 모형

 

예를 들어, 사염화탄소라는 물질은 액체에 비해 고체일 때 부피가 더 작습니다.

 

 

그런데 물은 얼음이 되면서 6개의 물분자가 6각형을 이루는 구조를 갖습니다. 이 구조는 아래 그림에서 보는 것처럼 분자 사이에 많은 빈 공간을 갖습니다. 그래서 물이 얼음이 되면서 부피가 10% 정도 카집니다.

 

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같은 질량의 물과 얼음을 비교했을 때 얼음의 부피가 물보다 크므로, 밀도는 얼음이 물보다 작습니다. 따라서 물에 얼음의 넣으면, 얼음이 몰에 뜹니다. 물의 부피가 1일 때 얼음의 부피가 1.1 정도이므로, 얼음의 부피 중 10% 정도가 물 위로 뜹니다. 아래 동영상에서 확인하세요.

 

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얼면서 부피가 커지는 물의 독특한 성질 때문에 냉동실에서 물을 얼릴 때 유리병 가득 물을 채운 후 뚜껑을 꽉 채운후 얼리면 병이 깨질 수 있습니다. 또 날씨가 아주 추울 때 수도관이 동파하는 이유도 마찬가지지요.

 

    겨울에 수도관이 동파하는 이유

 

얼음의 밀도가 물보다 작아 물 위에 뜨는 점은 물고기에게는 다행한 일입니다. 아래 링크에서 알아보세요.

 

    만약 얼음의 밀도가 물보다 크다면 겨울에 물고기 들은??

 

 

 

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