얼음

얼음은 물이 얼어 고체가 된 상태를 말한다.

물의 어는점은 섭씨 0도이다. 물은 다른 일반적인 물질이 액체일 때보다 고체일 때 부피가 감소하는 것과는 다르게 섭씨 4도에서 가장 부피가 작고, 온도가 그 이하로 내려가면 부피가 커진다. 물을 얼릴 때엔 늘어나는 부피를 생각해서 좀 덜 담아야 한다. 4℃의 물 1㎤가 얼음이 되어 완전히 얼어붙게 되면 그 부피는 대략 1.1㎤정도가 된다. 못해도 약 10%가량 늘어나는 셈.

더 빠르게 얼리는 법

물을 빨리 얼리기 위해선 은박지나 신문지 쿠킹호일 등으로 물을 담은 용기를 감싼 후에 얼리면 된다. 열 전도율이 높아져서 냉기를 빠르게 전달하기 때문.

또한 끓인 물을 사용해도 매우 빠르게 얼릴 수 있는데, 물 안에 있던 기체가 물이 끓는 동안 동안 빠져나가기 때문에 그렇다. 더불어 끓인 물을 이용해서 물을 얼리면 유리처럼 투명한 얼음을 얼릴 수 있다.

얼음이 미끄러운 이유

얼음과 물체 사이에 물층이 생겨서 얼음이 미끄럽게 된다는 것은 거의 기정사실에 가깝다. 문제는 이 물층이 생기는 이유가 무엇인지 정확히 밝혀지지 않은 상태이다. 아래는 그 가설들이다.

• 얼음과 물체 사이에 물 층이 생겨서 마찰력이 작아지므로 미끄럽게 된다 - 물이 0℃에서 언다는 사실 때문에 0℃ 이하의 날씨에 얼음 위에 물 층이 생긴다는 것을 설명이 불가능
• 얼음에 압력을 가하면 얼음이 녹는다. - 예를 들어 얼음판을 달리는 스케이트 날이 얼음을 누르면 그 압력으로 인해 얼음은 녹아 부피가 줄고 그만큼 물이 생겨서 스케이트가 잘 미끄러진다는 것 : 얼음에 가해지는 압력이 1기압만큼 올라가면 얼음의 녹는점은 겨우 0.01도 내려갈 뿐이며, 수백 Pa에 해당하는 압력이 가해지더라도 녹는점은 겨우 1~2도 정도 내려갈까 말까한 것. 거기다가 스케이트 말고 그냥 신발을 신고 얼음 위에 서 있어도 얼음이 미끄럽기는 마찬가지이다.
• 마찰력에 의한 열 때문에 얼음이 녹아 물이 생긴다 - 스케이트 날이 얼음판에서 미끄러질 때 열이 발생해 얼음을 녹이고 그때 물이 윤활유처럼 스케이트를 미끄러지게 한다는 가설 : 얼음판 위에 가만히 서 있을 때는 왜 미끄러지는가에 대해서는 설명할 수 없다.
• 얼음 자체의 표면은 얼지 않는다 - 영하148℃까지 얼음 표면에는 미세하나마 물층이 존재한다. 얼음이 얼 때 물 분자가 육각형의 사슬모양을 이루는 것이 정상인데 문제는 표면 부근의 물분자들은 끊어진 육각형의 형태가 되어서(연결할 곳이 더 이상 없으므로) 얼지 못하고 분자단위 크기의 미세한 물층이 존재한다는 것. 가장 뒤에 제기된 내용으로 현재까지 나온 이론과 가설들 중에서는 가장 설득력이 높다.