왜 얼음은 물에 둥둥 뜰까?

물체가 뜰지 가라앉을지는 '밀도'로 알 수 있어요. 밀도는 같은 부피 안에 들어 있는 질량이에요. 물보다 밀도가 작은 물체는 뜨고, 큰 물체는 가라앉아요.

물이 얼면 부피가 약 9% 늘어나요. 질량은 그대로인데 부피가 커지니 밀도는 작아져요. 얼음의 밀도는 약 0.92 g/cm³로, 물(약 1.00 g/cm³)보다 작아서 얼음은 물에 떠요.

왜 부피가 늘어날까요? 물 분자들은 '수소 결합'이라는 힘으로 서로 끌어당겨요. 물이 얼 때 분자들이 수소 결합으로 육각형 모양의 규칙적인 틀을 이루면서 분자 사이에 빈 공간이 생겨요. 눈송이가 육각형인 것도 이 때문이에요.

이 성질 덕분에 겨울 호수는 위에서부터 얼어요. 표면의 얼음이 뚜껑처럼 덮어 주면 아래 물은 얼지 않고 남아서 물고기가 겨울을 날 수 있어요. 반대로 물을 가득 채운 유리병을 냉동실에 넣으면 늘어난 부피 때문에 병이 깨질 수 있어요.