물이 얼면 부피가 늘어나는 이유?

물이 얼면 부피가 늘어나는 이유?

 

 

                      그림은 하나의 물분자의 모습

 

                   

 

                        그림은 컵 속의 물분자를 그린 것이다.

 

 

물 속의 물분자들은 밀도가 높다.

물 속에선 물분자들의 수소결합이 끊어졌다 이어졌다를 한다.

 

 

 

 

그림에서처럼

물분자들은 극성스러워서 이웃 물분자들과 서로 서로 살짝 손을 잡는데

그런 결합을 수소결합이라고 한다.

이 수소결합은 약해서 쉽게 만들어지고 쉽게 떨어진다.

 

 위와 같은 수소결합으로 물은 상온에서 액체상태로 있게 되며

생물들을 기를 수가 있게 된다.

 

 

                

그림은 얼음 속의 물분자들이다.

얼음 속에서 물분자들의 수소결합은 떨어지지 않고 이어진체로 굳어 버린다.

그래서 부피가 늘어난다.

 

 

 

               똑 같은 부피의 물과 얼음 속의 물분자 상태를 그린 것이다. 

 

 마치 우리가 손에 손 잡고 서로의 간격을 좁혔다 늘였다 하고

손을 놓았다 잡았다를 계속 하면서 움직이는 상태가 물이고

우리들이 팔을 쫙 뻗쳐서 서로 잡고 있는 상태가 얼음이다.

그래서

물 속의 물분자들은 밀도가 높고

얼음 속의 물분자의 밀도는 낮다.

 

물 속의 물분자들은 온도가 오를수록 움직임이 빨라지고

온도가 낮을수록 움직임이 약해진다.

 

온도가 내려갈수록 물분자들은 움직임이 작아지면서 서로가 수소결합을 한다.

물분자들이 수소결합을 할수록 물분자들 사이가 멀어져서 결국 부피가 늘어난다.

 

우리들은 온도가 올라가면 서로가 떨어지려 하고(여름)

추우면 서로가 가까이 하려 하는데 물분자들은 반대다(겨울).

 

겨울철에 물항아리가 깨지고

유리병에 물을 넣고 뚜겅을 닫아 냉동실에 넣어두면 물이 얼어서 병이 깨진다.

그릇을 물을 담아 냉동실에 넣어서 얼린 후에 보면 얼음이 위로

볼록 올라 온걸 볼 수가 있다.

 

즉 물이 얼면 부피가 늘어난다.

그리고 그 이유는

물 속에서 물분자들은 수소결합을 햇다 안 했다를 변덕스럽게 해서

불안정 상태가 되어 물분자의 밀도가 높지만

얼면 물분자들이 수소결합을 안정상태로 해서 밀도가 낮아져서

옆의 물분자를 밀쳐서 결국은 부피가 늘어나고

그릇 속의 물은 얼면 그릇을 밀어 깨지게 하든가

아니면 열린 곳으로 솟아 오른다.

 

얼음을 보거들랑

물분자들이 수소결합을 다 하고 있겠구나 생각을 하고

펄펄 끓고 있는 물에서 김이 모락모락 나면

물분자들이 수소결합을 끊고 자유 찾아 하늘에 오르는구나 생각하고

물을 보거들랑 수소결합이 이어지고 끊어지기를 반복해서 액체가 되어

무엇이든 들어가는데로 품어 버리는구나 생각하고

이런 액체 상태가 바로 생물체를 키우는구나

생각하자.

물은 생명의 어머니다.

 

★2006년에 올렸던 글 다시 올립니다.

그런데 그림과 설명글 사이가 갑자기 왜 벌어졌는지 궁금합니다.