얼음에 소금을 넣으면 왜 더 차가워지나요?

제가 짱구를 보다가 아이스크림을 만들던데 거기서 얼음에다가 소금을 넣으면 더 차가워진다고 하더라고요 대체 왜 얼음에다가 소금을 넣으면 더 차가워져요? 소금을 넣으면 얼음이 차가워지는 이유는 무엇인지 알려주세요.

얼음에 소금을 넣으면 왜 더 차가워지나요?

얼음에 소금을 뿌리면 먼저 얼음이 조금 녹게 됩니다. 조금 녹은 얼음은 물이 되고 이 물에 의해서 소금이 또 조금 녹습니다. 얼음과 소금이 녹으면서 주위의 열을 빼앗아 가므로 주위는 온도는 낮아집니다. 이렇게 얼음이 녹고 그 물에 소금이 녹는 일이 반복되는 동안에 주위의 열은 계속 빼앗겨서 비율만 잘 맞추면 영하 20도까지도 내릴 수 있습니다.

얼음에 소금을 넣고 가만히 소금이 닿아 있는 쪽의 얼음이 녹아서 물로 변하는 것을 볼 수 있습니다. 이렇게 얼음이 물로 변하면서 주위의 열을 뺏어가기 때문에 온도가 낮아지는 것입니다.

겨울철 온도가 영하로 내려가면 길가의 눈이나 물이 얼어 있습니다. 그러나 웬만한 겨울 날씨에도 바닷물은 얼지 않지요. 그 이 유가 바로 바닷물이 소금물이기 때문입니다. 이렇게 물에 어떤 물질이 녹아 있으면 순수한 물의 어는 온도인 0도가 되어도 얼지 못하고 온도가 아주 많이 내려가야만 얼 수 있습니다. 물에 들어있는 물질이 많을수록 더 낮은 온도에서 얼게 되지요.

이것은 한강에도 적용이 됩니다. 옛날 한강 물이 오염이 되지 않고 깨끗했을 때에는 겨울철에 한강이 얼어서 그 위에서 스케이트도 탔다고 합니다. 그러나, 요즘은 한강이 오염이 많이 되어서 그 안에 불순물이 많기 때문에 겨울철 온도가 영하로 내려가도 얼지 않지요.

그렇다면 왜 소금이나 다른 물질은 물의 어는 온도를 낮추는 것일까요? 얼음에 소금이 들어가면 왜 얼음이 녹게 되는 것일까요?

그 이유는 소금이 얼음에 닿아서 불규칙한 상황을 만들어 주기 때문입니다. 얼음보다 물이 더 불규칙한 분자 배열상태를 가지고 있다는 것을 인식한다면 쉽게 이해가 될 것입니다. 얼음에 있던 분자가 열을 받아서 더 활발하게 움직여 불규칙한 배열을 갖는 물이 되는 경우도 있지만, 소금이 얼음에 닿아서 얼음이 불규칙한 배열을 가질 수 있도록 도와주어서 물이 될 수도 있는 것입니다. 소금을 뿌릴 때 얼음의 온도가 영하 0.5도라고 한다면 이 온도에서 얼음이 물로 변해 버렸으니 얼음의 어는 온도가 낮아진 셈이 되는 것이지요. 이것을 '어는점 내림' 현상이라고 합니다.

어는점 내림 현상에 의해 얼음이 물로 변할 때 온도가 많이 내려가게 되지요. 그것은 물이 얼음보다 에너지를 많이 가지고 있는 상태이므로 얼음이 녹을 때 주위에서 열을 빼앗기 때문입니다.