절대온도

이 기사에서는 절대 온도가 무엇인지, 절대 온도 척도가 무엇인지 설명합니다. 따라서 두 용어의 정의, 절대 온도 척도와 상대 온도 척도 및 변환 방법을 확인할 수 있습니다.

절대온도란 무엇인가요?

절대 온도는 절대 영도(0K 또는 -273.15°C)를 기준으로 측정된 온도 값입니다. 즉, 절대온도는 절대온도 0도를 온도계의 0값으로 하여 신체나 시스템의 온도를 나타낸다.

따라서 절대온도 눈금은 절대온도로 측정한 값을 나타내는 온도 눈금이다. 즉, 절대 온도 눈금의 0은 온도의 절대 0에 해당합니다.

일반적으로 열역학에서는 공식에 절대온도를 사용합니다. 상대 온도는 공식에 온도 차이가 필요한 경우에만 사용됩니다.

절대 온도 척도란 무엇입니까?

주요 절대 온도 척도는 다음과 같습니다.

  • 켈빈 척도(Kelvin scale) : 단위가 섭씨 1도인 절대 온도계 척도. 이 온도 눈금은 과학에서 가장 많이 사용됩니다.
  • 랭킨 척도(Rankine scale) : 영국식 온도 단위인 화씨 1도에 해당하는 절대 온도 척도.

절대 온도 눈금의 특징은 눈금의 0이 온도의 절대 0과 동일하기 때문에 모든 값이 양수라는 것입니다.

두 가지 절대 온도 척도는 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

켈빈 척도

켈빈(Kelvin)은 역사적으로 켈빈(Kelvin) 이라고 불리며 국제 단위계(SI)의 온도 단위입니다.

따라서 켈빈 척도는 절대 영도가 에너지가 없음을 나타내는 온도 척도이며 그 값은 0 켈빈(-273.15 ºC)입니다.

온도를 켈빈 단위로 표현하는 데 사용되는 기호는 대문자 K(예: 300K)입니다.

물리학에서 켈빈은 학위로 간주되지 않으므로 이 온도 단위의 정확한 이름은 켈빈도가 아닌 켈빈 입니다. 또한 섭씨(°C), 화씨(°F)와는 달리 도 기호로 표기하지 않고 단순히 문자 K로 표기해야 합니다.

350 \ ºK\ \color{red}\bm{\times} \color{black}\ \longrightarrow \ 350 \ K

켈빈은 국제 시스템 온도 단위이지만 온도를 표현하는 데 가장 일반적으로 사용되는 단위는 아닙니다. 그렇습니다. 물리학과 공학에서 계산이 켈빈 단위로 이루어지는 것은 사실입니다. 그러나 일상 생활에서 온도는 일반적으로 섭씨나 화씨로 측정됩니다.

마지막으로 켈빈을 다른 온도 단위로 변환하는 공식은 다음과 같습니다.

온도 단위 변환 공식
섭씨에서 켈빈까지 K = ºC + 273.15
켈빈에서 섭씨로 ºC = K – 273.15
켈빈에서 화씨까지 °F = 1.8 · (K – 273.15) + 32
화씨에서 켈빈까지 K = (°F – 32)/1.8 + 273.15
켈빈에서 랭킨까지 ºR = 1.8K
랭킨에서 켈빈까지 K = ºR/1.8

랭킨 척도

랭킨 척도는 앵글로색슨 온도 단위인 화씨 온도를 기준으로 하는 온도계 척도입니다. 따라서 랭킨 척도는 화씨 척도를 사용하지만 절대 0도에서 시작하므로 랭킨 0도는 온도의 절대 0도와 같습니다.

랭킨 도의 기호는 ºR이지만 때로는 ºRa도 사용됩니다.

다음은 랭킨 척도로 표현되는 특성 온도의 몇 가지 예입니다.

  • 0 ºR: 절대 영도 온도, 0 K와 동일.
  • 491.67 ºR: 물의 녹는점, 0 ºC와 같습니다.
  • 558.27 ºR: 정상적인 인체 온도로 일반적으로 37 ºC입니다.
  • 671.64 ºR: 물의 끓는점, 100 ºC와 같습니다.

랭킨 척도에서 다른 온도계 척도(또는 그 반대로)로 전환하는 공식은 다음과 같습니다.

온도 단위 변환 공식
랭킨에서 화씨까지 °F = °R – 459.67
화씨에서 랭킨까지 °R = °F + 459.67
랭킨에서 켈빈까지 K = ºR/1.8
켈빈에서 랭킨까지 ºR = 1.8K
랭킨에서 섭씨로 °C = (°R – 491.67)/1.8
섭씨에서 랭킨까지 °R = 1.8·(°C + 273.15)

절대온도와 상대온도 척도

우리는 절대 온도 눈금의 의미를 방금 살펴보았지만 온도 측정 눈금은 상대적일 수도 있습니다. 이 섹션에서는 이 두 가지 유형의 온도 척도가 어떻게 다른지 살펴보겠습니다.

절대 온도 눈금과 상대 온도 눈금의 차이는 기준으로 사용되는 값입니다. 절대 온도 눈금은 절대 영도 온도에서 시작하는 반면, 상대 온도 눈금은 눈금의 0을 임의의 온도로 갖습니다.

따라서 가장 많이 사용되는 상대 온도 척도는 다음과 같습니다.

  • 섭씨 눈금 : 일상생활에서 가장 많이 사용되는 온도 눈금입니다. 이는 물의 녹는 온도와 끓는 온도를 각각 0°C와 100°C로 기준으로 합니다.
  • 화씨 눈금(Fahernheit scale) : 대부분의 앵글로색슨 출신 국가에서 사용되는 온도계 눈금. 화씨 눈금의 0은 -17.78°C에 해당하며, 마찬가지로 화씨 1.8도는 섭씨 1도와 같습니다.

다양한 온도 척도 간 변환 공식은 다음과 같습니다.

온도 눈금 변환 공식
섭씨에서 켈빈까지 K = ºC + 273.15
켈빈에서 섭씨로 ºC = K – 273.15
섭씨에서 화씨로 °F = °C · 1.8 + 32
화씨에서 섭씨로 °C = (°F – 32)/1.8
켈빈에서 화씨까지 °F = 1.8 · (K – 273.15) + 32
화씨에서 켈빈까지 K = (°F – 32)/1.8 + 273.15
섭씨에서 랭킨까지 °R = 1.8·(°C + 273.15)
랭킨에서 섭씨로 °C = (°R – 491.67)/1.8
화씨에서 랭킨까지 °R = °F + 459.67
랭킨에서 화씨까지 °F = °R – 459.67
켈빈에서 랭킨까지 ºR = 1.8K
랭킨에서 켈빈으로 K = ºR/1.8
섭씨에서 랭킨으로 °R = 1.8·(°C + 273.15)
랭킨에서 섭씨으로 °C = (°R – 491.67)/1.8

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