[정보] 눈과 얼음의 차이, 물질의 상태변화로 보는 눈과 얼음의 특징 차이

서론

눈과 얼음은 모두 물(H₂O)이라는 동일한 물질의 고체 상태이지만, 생성 과정과 물리적 구조의 차이로 인해 서로 다른 특성을 가지죠. 눈도 얼음도 녹으면 물이되는데 과연 두 물질의 상태에는 어떠한 차이가 있을까요? 과학적으로 알아볼게요.

물질의 상태 변화로 본 눈과 얼음의 차이

물질의 상태 변화는 온도와 압력에 따라 고체, 액체, 기체로 변하는 현상을 말합니다. 물의 경우, 이 세 가지 상태는 각각 얼음, 물, 수증기에 해당합니다. 눈과 얼음은 둘 다 물의 고체 상태이지만, 생성되는 방식에서 큰 차이가 있습니다. 얼음: 액체 상태의 물이 0℃ 이하로 냉각되어 고체로 변하는 '응고' 과정을 통해 만들어집니다. 이 과정은 주로 지상에서 일어나며, 물 분자들이 차가워지면서 규칙적인 결정 구조(육각형 결정)를 형성하게 됩니다.

눈결정

얼음은 공기 방울이나 불순물이 거의 포함되지 않으면 투명한 형태를 띠게 됩니다. 눈은 지상에서 생성되는 얼음과는 달리, 대기 중의 수증기가 0℃ 이하의 차가운 기온에서 응결하여 바로 고체 결정으로 변하는 '승화(기체 → 고체)' 과정을 통해 만들어집니다. 구름 속의 미세한 먼지나 불순물(빙정핵)을 중심으로 수증기가 달라붙어 얼음 결정이 성장하며, 이 과정에서 다양한 모양의 눈 결정이 형성됩니다. 이러한 눈 결정들이 서로 엉겨붙어 눈송이가 되어 지상으로 떨어지는 것입니다.

눈과 얼음의 성분의 차이

눈과 얼음은 화학적으로는 동일한 H₂O 분자로 이루어져 있어, 성분에 본질적인 차이는 없습니다. 그러나 물리적 구조와 포함된 불순물에서 차이가 나타납니다. 얼음은 일반적으로 우리가 접하는 얼음은 물을 얼려서 만든 것으로, 물 속에 녹아있던 미네랄이나 불순물을 그대로 포함하고 있습니다. 이 불순물은 얼음이 투명하지 않고 뿌옇게 보이게 하는 원인이 되기도 합니다. 눈은 대기 중의 수증기가 직접 고체화된 것이므로, 대기 중에 떠다니는 먼지, 꽃가루 등 미세한 입자들이 빙정핵 역할을 하여 결정 내부에 포함될 수 있습니다.

물리적 특성의 차이

눈과 얼음은 생성 과정의 차이로 인해 여러 물리적 특성에서 확연한 차이를 보입니다. 얼음은 물보다 밀도가 낮고 부피가 큰 반면 눈은 수많은 미세한 얼음 결정들이 엉성하게 뭉쳐진 구조로, 그 사이사이에 많은 양의 공기가 포함되어 있습니다. 이 때문에 눈의 밀도는 얼음보다 훨씬 낮고, 부피는 더 큽니다. 

얼음

같은 양의 물을 기준으로 했을 때, 얼음은 부피가 약 9% 증가하는 반면, 눈은 공기층으로 인해 훨씬 더 큰 부피를 차지합니다. 얼음은 공기나 불순물이 섞이지 않으면 빛이 그대로 통과하여 투명하게 보입니다. 반면에 눈은 미세한 눈 결정들이 불규칙하게 뭉쳐져 있어, 빛이 각 결정면에 부딪혀 여러 방향으로 산란되고 굴절됩니다. 이로 인해 눈은 우리의 눈에 하얗게 보이게 됩니다. 

또한, 얼음은 일반적으로 단단하고 규칙적인 결정 구조를 갖습니다. 반면, 눈은 육각 기둥, 별 모양, 판 모양 등 매우 다양한 형태의 개별적인 결정들로 이루어져 있습니다. 이 결정들은 끊임없이 변화하며 쌓이게 되고, 압력을 받으면 결정들이 재결정화되면서 눈이 단단한 얼음으로 변하기도 합니다. 

결론

눈과 얼음은 둘 다 물의 고체 상태이지만, 생성 과정(승화 vs. 응고), 물리적 구조(공기 함유량), 그리고 그에 따른 밀도와 투명도에서 차이가 발생하는 것입니다.