얼음은 왜 물에 뜰까요?
답은 물 분자가 늘어서는 방식에 있어요.얼음이 물에 뜨는 것은 같은 부피로 비교하면 얼음이 물보다 가볍기 때문이에요. 물은 얼 때 분자끼리 손을 잡듯이 규칙적으로 늘어서서 틈새가 많은 모양이 돼요. 그래서 얼면 부피가 약 9% 늘어나 물보다 가벼워져서 떠요. 많은 물질은 고체가 더 무겁기 때문에, 물은 특이한 성질을 가지고 있어요.
보통은 고체가 더 무거워요
많은 물질은 액체에서 고체가 되면 분자가 빽빽하게 채워져서, 같은 부피당 무게(밀도)가 커져요. 그런데 물은 반대예요. 미국 지질조사국(USGS)에 따르면, 물은 얼면 밀도가 약 9% 작아져요. 그래서 컵 속의 얼음도, 바다에 떠 있는 빙산도 가라앉지 않고 떠요.
틈새가 많은 배열
물 분자는 옆의 분자와 '수소 결합'이라는 약한 결합으로 서로 끌어당기고 있어요. 얼음이 되면 이 결합 때문에 분자가 육각형 그물처럼 규칙적으로 늘어서서, 틈새가 많은 모양으로 고정돼요. 액체인 물에서는 분자가 돌아다니며 틈새로 파고들 수 있어서, 같은 양이라도 부피가 작아져요.
분자의 수와 모양은 알기 쉽게 단순하게 나타냈어요.
빙산의 대부분은 물속에
USGS에 따르면 얼음의 밀도는 물의 약 90%예요. 그래서 떠 있는 얼음 중 수면 위로 나오는 것은 약 10%이고, 나머지 대부분은 물속에 잠겨 있어요. 다만 얼음 속에 공기 방울이 들어 있으면 이 비율은 조금 달라져요.
호수의 생물을 지키는 원리
물은 약 4℃일 때 가장 무거워요. 겨울에 호수가 차가워지면 4℃쯤의 무거운 물이 바닥에 모이고, 그보다 차갑고 가벼운 물과 얼음은 위로 모여요. 수면에 생긴 얼음은 뚜껑처럼 작용해서 그 아래의 물이 잘 얼지 않게 돼요. 만약 얼음이 가라앉는 성질이었다면 호수는 바닥부터 얼어 버렸을지도 몰라요.
더 알고 싶다면
- 물이 얼어서 부푸는 힘은 아주 강해서, 바위 틈에 들어간 물이 얼면 바위를 쪼개 버리기도 해요.
- 추운 겨울이 지나고 도로에 금이나 구멍이 늘어나는 것도, 스며든 물이 얼어서 부푸는 것이 원인 중 하나예요.
- '중수'라는 특별한 물로 만든 얼음은 보통 물보다 무거워서, 보통 물에 넣으면 가라앉아요.
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얼음은 왜 물에 뜰까요?
정답 보기
- 속에 공기가 들어 있어서
- 같은 부피일 때 물보다 가벼워서
- 물 표면의 힘이 받쳐 줘서
같은 부피일 때 물보다 가벼워서 물이 얼면 분자가 빈틈이 많은 모양으로 늘어서서 부피가 약 9% 늘어나요. 같은 부피로 비교하면 물보다 가벼워서 떠요.
물이 얼면 분자가 빈틈이 많은 모양으로 늘어서서 부피가 약 9% 늘어나요. 같은 부피로 비교하면 물보다 가벼워서 떠요.
다음 퀴즈 ›참고 자료
- Water DensityU.S. Geological Survey (USGS) Water Science School (영어)
- 8.12: Ice and WaterChemistry LibreTexts (ChemPRIME, Chemical Education Digital Library) (영어)
이 글은 2026-10-03 기준으로 위 자료를 확인하고 썼습니다. 연구가 진행되면 설명이 바뀔 수도 있습니다. 사진 출처는 각 사진 아래에 있습니다.
