얼음은 왜 물에 뜰까요?

서문

우리가 어린 시절에 얼음이 무게가 있기 때문에 물에 가라앉을 거라 생각하는데 얼음이 물에 뜨는 현상을 보고 신기해하거나 그 이유를 궁금해하는 경우가 많았으리라 생각이 됩니다.

이 글에서는 얼음이 왜 물에 뜨는지에 대해 자세히 알아보겠습니다. 이 현상은 우리가 흔히 겪고 있는 현상중 하나지만, 그 원리와 과정은 의외로 간단합니다. 얼음이 물위에 떠오르는 이현상은 물리학적인 이해가 좀 더 필요합니다. 아 현상과 원리에 대해 알아보겠습니다.

본론

 

물과 얼음의 밀도 차이

결론부터 먼저 말하자면 얼음이 물 위에 떠오르는 것은 물과 얼음의 밀도 차이에서 생깁니다. 고체인 얼음이 물보다 밀도가 낮다는 게 쉽게 이해가 되지 않을 것입니다. 보통은 액체가 고체의 형태보다 일반적으로는 밀도가 낮습니다. 물과 얼음이 굉장히 예외적인 경우라 할 수 있습니다.

물은 모두가 잘알고 있듯이 산소+수소로 이뤄진 형태입니다. 우 두 원자는 서로 끌어당김 성질이 굉장히 강한 게 특징인데 물의 온도에 따라  다른 형태를 보이게 됩니다. 그런데 물은 0도에서 가장 높은 밀도를 가지는 형태를 보입니다. 좀더 자세하게 이야기를 하자면 수소는 양전하를 산소는 음전하를 띄는 성질을 가집니다. 물은 온도가 0도일 때 두 양전하와 음전하의 간격이 가장 밀도가 높아지는 형태로 변모합니다. 영하로 낮아지는 형태인 얼음 형태에서는 오히려 두 분자 간의 사이의 간격이 멀어져서 밀도가 더 낮아지게 됩니다. 결국 물이 얼음으로 변하게 되면 같은양의 물보다 더 많은 공간을 차지하게 된다는 것입니다.

 

얼음의 구조적 특성

얼음은 결정의 형태가 격자 구조를 가지고 있습니다. 이러한 형태는 물이었을때는 서로 약간 굽은 형태의 분자간격이었다면 얼음의 형태로 변모했을 때는 규칙적으로 일정한 간격으로  나타나게 됩니다. 이러한 구조는 물이 고체 상태로  존재할때인 얼음일 때 형성되며, 물의, 굽은 형태에서 일정하게 펴진 규칙적인 상태의 것으로 물보다  부피가 큽니다. 해서 얼음과 물을 비교했을 때 얼음의 밀도가 낮아지게 되는 것입니다.

아르키메데스의 원리

아르키메데스의 원리는  보통 물체가 물 위에 떠오르는 현상을 설명합니다. 아르키메데스의 원리에 따르면, 물에서 물체가 받는 부력이 있는데 이 부력은 그 물체의 밀어내는 물의 무게의 것과 동등하다고 합니다. 위에서 설명했듯이 얼음이 물의 부피보가 크기 때문에 물에 떠오르게 됩니다. 

 

결론

 

우리가 평소에 많이 접할수 있는 얼음의 현상은 앞서 말한 물리학적인 원리와 물과 얼음과의 밀도 차이에 그 이유를 두고 있습니다. 그리고 이를 설명하는 아르키메데스의 원리랑도 연결되어 있습니다. 이러한 원리들을 통해 우리 주위 환경등에서 일어나는 현상들을 자세하고 깊게 이해할 수 있습니다.

 

 

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