데운 물은 왜 아주 조금 더 무거워질까?

Why does heated water become very slightly heavier?

주전자 물을 데우면 물이 아주 조금 무거워질까요?

무슨 일이 일어났나

물을 데우면 물 분자가 더 빨리 움직여 에너지가 늘고, E = mc² 에 따라 늘어난 에너지만큼 질량도 늘어납니다.

물 1 kg 을 1 K 올리는 데 약 4 184 J 가 들어(USGS), 80 K 를 올리면 시뮬레이터 값으로 334 724 J(약 335 kJ)를 넣게 됩니다.

이 에너지를 c² (약 8.99×10¹⁶ m²/s²) 으로 나누면 늘어난 질량은 3.72×10⁻¹² kg — 처음 질량의 약 1 조분의 3.7 입니다.

NIST 는 2005 년 E = mc² 를 가장 정밀하게 직접 시험해 두 값 차이가 많아야 100 만분의 0.4 임을 확인했습니다 — 데운 물의 질량 변화는 너무 작아 재지 못해도, 그 바탕인 식은 단단히 확인돼 있습니다.

💡 생활 속 예시

전기 주전자로 물을 데우면, 주전자로 들어간 전기 에너지가 물에 쌓인 만큼 물의 질량도 아주 조금 늘어납니다.
한여름 뙤약볕에 데워진 놀이터 미끄럼틀도 아침보다 아주 조금 무겁습니다 — 다만 1 조분의 몇 수준이라 아무도 느끼지 못합니다.

확인된 값

물 1 kg 을 1 °C (1 K) 올리는 데 드는 열: 4184 J/(kg·K) 출처
질량 1 kg 에 맞먹는 에너지 (1 kg × c², 정의값 — 1 g 이면 그 1/1000): 89875517873681760 J 출처
물체가 에너지를 내놓으면 그만큼 질량이 준다 (아인슈타인, 1905 년 9 월): Δm = E/c² 출처
E = mc² 를 가장 정밀하게 바로 시험한 2005 년 결과 — 두 값 차이는 많아야 100 만분의 0.4: 4e-7 출처
MIT · NIST · ILL 의 2005 년 시험 — «가장 정밀한 직접 시험» (Nature 2005 년 12 월 22 일): 2005 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-02]

출처

https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/specific-heat-capacity-and-water(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?kgj(확인 2026-11-12)
https://www.aps.org/apsnews/2005/04/september-1905-energy-mass-equivalent(확인 2026-11-12)
https://www.nist.gov/node/399321(확인 2026-11-12)

이어서 보기

질량–에너지 등가 (E = mc²)

같은 단원 · 특수 상대성 이론

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