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온도

온도를 재는 표준은 여러 가지다. 섭씨와 화씨는 인간생활에 필요해서 만든 온도척도다.

섭씨

물이 어는점과 끓는점을 기준으로 이를 1백분위로 나누고 그 범위를 확장해 온도를 표시하는 섭씨온도가 가장 많이 쓰인다.

섭씨보다 먼저 쓰인 온도척도는 유럽과 미국에서 주로 쓰는 화씨다.

화씨

물이 어는 것이나 끓는 게 야외활동이나 식생활에 매우 중요하다. 특히 바닷물이 어는 온도가 어업과 항해에 중요했기 때문에 화씨는 순수한 물을 기준으로 하는 섭씨에 비해 비과학적임에도 불구하고 오늘날까지도 쓰이고 있다.

과거 일상생활에서 느낄 수 있는 추운 온도는 바닷물 같은 소금물이 어는 온도였다. 물과 소금을 1대1로 섞어 만든 소금물이 어는 농도를 화씨 0℉로 정했다. 이를 기준으로 할 때 순수한 물이 어는 온도는 화씨 32°℉(섭씨 0°C)가 됐고 물이 끓는 온도는 화씨 212℉가 됐다. 섭씨기준으로 0°C와 100°C인 구간을 화씨에선 180개 구간으로 나누게 된 때문이다.

  • 100도 - 존나더움
  • 90도 - 꽤더움
  • 80도 -따뜻함
  • 70도 - 쬐끔쌀쌀
  • 60도 - 쌀쌀
  • 50도 - 제법쌀쌀

절대온도

그러나 이들 상대온도에는 한 가지 함정이 있다. 예를 들어 40°C는 20°C 보다 두 배 뜨겁지 않다는 것이다. 0°C와 100°C를 정해놓고 순수한 물이 어는 온도와 끓는 온도 사이의 구간을 동일하게 나눈 것에 불과하기 때문이다. 화씨온도도 마찬가지다. 따라서 이러한 상대온도는 일상생활에는 필요할지 몰라도 물질의 자연적 상태를 정의해야 하는 자연과학의 세계에는 쓸모가 없다.

그래서 나온 게 절대온도다. 영구엔진을 연구하던 켈빈이 창안한 온도척도다. 온도라는 물질상태를 역시 물질내부의 상태를 나타내는 에너지의 크기로 나타내는 척도다. 어떤 물질이든지 열량에 비례해 입자의 운동에너지가 증가하고, 그에 따라 온도가 변화한다는 전제에서 출발한다. 그러한 전제가 틀리게 되면 절대온도는 ‘절대’가 아니다.

어쨌든 절대온도 척도가 나오면서 온도는 더 이상 피부로 느끼는 감각의 정도가 아니라 입자의 운동에너지로 정의된다. 절대온도가 다른 온도스케일과는 달리 도수( ° )로 표시되지 않는 이유다. 어떤 구간을 일정한 구간으로 나눈 상대적 온도에 불과한 게 아니라 내부에너지라는 물리량을 기준으로 했기 때문에 온도에 관한한 다른 모든 척도의 기준이 되는 ‘절대척도’라는 것이다.

이에 따라 절대온도 척도의 세계에서 40K는 20K에 비해 공기를 구성하는 기체입자들의 운동에너지가 정확히 두 배의 크기를 가지는 온도가 된다. 자연의 상태를 재는 온도의 척도를 역시 운동에너지라는 물질의 상태에서 구한 것이기 때문이다.

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3.1 KB 온도.txt · 마지막으로 수정됨 2018/02/22 12:00 (바깥 편집) V_L

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