토막지식 / 과학

얼음은 왜 물에 뜰까?

단단해졌는데도 가라앉지 않는 이유를, 무게보다 밀도에서 찾아봅니다.

같은 크기로 비교해 보면

밀도는 일정한 부피에 들어 있는 질량입니다. 같은 부피의 얼음과 액체 상태의 물을 비교하면, 얼음의 질량이 더 작습니다. 이처럼 크기를 맞춰 비교해야 무엇이 더 성기게 자리 잡는지 알 수 있어요.

두 칸의 크기는 같은 부피를 뜻합니다. 실제 질량비나 분자 배열을 그린 그림은 아닙니다.

물 분자 사이에는 수소 결합이라는 상호작용이 있습니다. 물이 얼 때는 이 결합에 따라 분자들이 더 성긴 결정 구조를 이룹니다.

일반적인 대기압에서 같은 질량을 비교하면, 얼음이 액체 상태의 물보다 더 큰 부피를 차지합니다. 분자 자체가 커지거나 물이 사라진 결과가 아닙니다. 같은 질량이 더 넓은 공간을 차지하므로 밀도가 낮아지는 것이죠.

얼음 조각을 크게 만들면 전체 질량도 커질 수 있습니다. 하지만 크기가 커졌다는 이유만으로 물보다 밀도가 높아지는 것은 아닙니다. 얼음이 물에 뜨는 이유는 단순히 작고 가벼워서가 아니라, 물과 비교한 밀도에 있습니다.

3 문항 · 해설과 근거를 확인하며 다음 문제로 이어가세요.

NOAA JetStream — Sea Water
Floating sea ice and the density decrease on freezing (paragraphs before “Titanic Bergs”)
OpenStax Biology 2e — 2.2 Water
Water’s States: Gas, Liquid, and Solid; hydrogen bonding and ice
OpenStax College Physics — 11.2 Density
Density definition, ρ=m/V; 11.1–11.2

이 사실의 범위

일반적인 대기압에서 접하는 보통 얼음과 액체 물을 정성적으로 비교합니다. 다른 액체나 고압 얼음으로 일반화하지 않습니다.
같은 부피 비교는 얼음 조각 사이의 빈틈을 제외한 물질 자체의 비교입니다. 개념도는 분자 배열·실제 질량비·정확한 부피 증가율을 그린 그림이 아닙니다.

Rantap 자체 집필