얼음이 물보다 가벼운 이유

대부분의 고체는 액체보다 무겁습니다. 하지만 얼음은 물보다 가볍다는 사실을 들어본 적이 있나요? 그 이유는 바로 물 분자의 독특 배열 방식, '결정 구조'에 있는데요, 이번 글에선 얼음이 왜 뜨는지, 그 구조 속 비밀을 알아보도록 하겠습니다.

얼음이 물보다 가벼운 이유

 

 

보통 우리가 알고 있는 물질들은 고체가 되면 분자들이 더 단단하게 붙어 있기 때문에 부피는 작아지고, 밀도는 높아져서 무거워집니다. 그래서 고체는 액체보다 일반적으로 아래로 가라앉습니다. 하지만 물은 예외적인 존재입니다. 얼음은 오히려 물보다 가볍습니다. 그래서 물 위에 뜨게 됩니다. 도대체 왜 그럴까요?

 

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🔬 얼음의 분자 구조가 특별해요

 

물 분자는 산소 1개와 수소 2개(H₂O)로 이루어져 있습니다. 이 분자들끼리는 수소 결합으로 연결이 되어 있는데, 약간의 자석 같은 힘으로 서로 끌어당깁니다. 물이 얼음으로 변할 때, 이 수소 결합은 물 분자들을 특별한 육각형(벌집 모양) 구조로 배열시키려고 합니다. 이 육각형 구조는 마치 빈 공간이 많은 정육면체 틀처럼 되어 있어서, 분자 사이에 여유 공간이 생깁니다. 즉, 얼음은 분자들이 규칙적으로 멀리 떨어져서 정렬되기 때문에 전체적으로 부피가 커지고, 그 결과 밀도는 낮아집니다.

 

📦 부피와 질량, 그리고 밀도

 

부피는 커지고, 질량은 그대로 → 밀도는 낮아져요

밀도 = 질량 ÷ 부피 → 얼음은 같은 양의 물보다 부피는 커지고, 질량은 그대로이기 때문에 밀도가 낮아집니다. 그래서 얼음은 물보다 가볍게 되어 물 위에 뜰 수 있는 것입니다.

 

🌊 빙산이 뜨는 이유

 

빙산이 뜨는 이유도 이 때문입니다 바다 위에 둥둥 떠다니는 빙산은 대부분이 물아래에 잠겨 있지만, 일부는 위로 떠오릅니다. 이것은 얼음의 밀도가 물보다 낮기 때문에 가능한 일입니다. 만약 얼음이 물보다 무거웠다면, 빙산은 바닷속으로 가라앉았을 것입니다.

 

 

🚩정리해서 한눈에 보아요!

 

구분	액체 상태(물)	고체 상태(얼음)
구조	불규칙하게 조밀한 배열	육각형 구조로 규칙적인 배열
분자 간 거리	가깝다	멀다
부피	작다	크다
밀도	높다 (~1.0g/cm³)	낮다 (~0.917 g/cm³)
물에 뜨는가?	기준상태(해당없음)	뜬다

 

 

 

 

🧊 비유로 이해해보면… 얼음은 마치 정갈하게 책들을 세워놓은 책장처럼 구조를 짜는데, 책들 사이에 여백이 많아서 가벼운 느낌인 거예요. 반면 액체 상태의 물은 책들이 아무렇게나 쌓여 있어서, 조밀하고 촘촘해 무게감이 더 느껴지는 구조입니다.

 

 

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얼음은 물 분자들이 수소 결합을 통해 육각형의 정교한 구조를 형성하면서, 서로 일정한 간격을 두고 배열되기 때문에 전체 부피가 증가하게 됩니다. 이로 인해 얼음은 같은 질량의 물보다 밀도가 낮아져 자연스럽게 물 위에 뜨게 되는 것이죠. 쉽게 말해, 물이 얼면 분자들이 질서 정연하고 여유 있는 구조를 택하면서 오히려 가벼워지는, 자연이 보여주는 아주 흥미롭고 특별한 현상입니다.

 

물의 상태변화도 다시 한번 체크해 보세요👇👇

 

💧물의상태변화💧