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얼음을 물에 넣었을때 탁탁 소리가 나는 이유

물은 비결정질 구조를 가지고 있고 얼음은 결정구조를 가지고 있습니다. 결정구조란 물 분자H2O들이 일정한 배열을 이루어서 결합해 있는 상태를 말합니다. 즉 계란판에 계란을 담으면 계란은 일정한 배열을 이루고 있는 것처럼 물 또한 얼리게 되면 물 분자들은 일정하게 줄을 서서 결합을 이루게 되죠. 얼음과 물은 밀도가 다릅니다. 페트병에 물을 넣고 얼리면 부피가 증가하는것을 알 수 있죠. 즉 얼음이 물이 비해 밀도가 더 낮습니다. 이러한 차가운 얼음을 물 속에 넣게되면 얼음 표면의 온도가 내부보다 높아지게 되면서 얼음 외부부터 녹게 되는데 이 과정에서 얼음 내부와 표면에는 응력이 발생하게 됩니다. 응력이란 단위면적단 가해지는 힘(하중)을 말하는데, 얼음 표면의 바로 안쪽의 내부는 원래 얼음이 갖는 밀도를 유지하는 반면 얼음 바로 표면은 물로 변하면서 서로 둘의 밀도가 달라지게 되겠죠 이러한 상황에서 둘은 서로 뒤틀리는 힘을 받게 됩니다. 또한 얼음 표면이 아주 완벽히 균일하지 않아서 물어 넣었을 경우 얼음 사이사이의 미세한 구멍으로 물이 스며든다고 가정할 경우 이때도 그 스며든 부분에서 뒤틀림응력이 발생하겠죠. 이것을 좀 더 쉽게 이해하기 위해서 키가 큰 어른이 키가 작은 아이와 팔짱을끼고 걸어가고 있다고 가정합시다. 그렇다면 이 둘은 매우 불편하겠죠. 물과 얼음의 관계도 바로 이러한 관계일 것입니다. 탁탁 소리가 나는것은 물과 얼음 사이에서 아니면 물이 얼음으로 변하는 과정에서 응력이 발생해 뒤틀리게 되면서 서로 단단하게 결합되어 있던 얼음결정들의 결합이 끊이지는 소리가 나는것입니다. 우리가 유리컵을 아주 뜨거운 물에 갑자기 넣으면 유리컵이 깨지게 되죠 이것 또한 물과 접촉한 유리컵 표면의 열팽창과 물과 접촉하지 않은 유리컵 내부 사이에 응력이 발생해서 깨지게 되는것이죠. 이러한 맥락과 비슷하다고 생각하면 됩니다. 출처 : glory0802 / 네이버 지식인
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