섭씨온도, 화씨온도, 절대온도

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

온도는 우리 생활에서 꼭 필요한 정보입니다.

외출을 하기 위해 옷을 입을 때도, 음식을 할 때도, 몸이 아픈지 확인할 때도 온도를 확인합니다.

과학을 공부할 때도 '온도'는 중요합니다.

온도는 가장 기초적이고 중요한 물리량이죠.

▶ 물리량 [物理量]

- 물질의 상태·성질을 나타내는 양

- 한자 뜻: 사물 物, 이치·법칙 理, 양 量

우리가 일상 생활에서 사용하는 온도는 '℃' 단위로 나타내는 '섭씨온도'이고,

미국 사람들은 '화씨온도'라는 것을 사용하고 단위로 'Ｆ'를 사용합니다.

이번 시간에는 과학에서 다루는 온도에 대해서 알아보겠습니다.

*** 온도 [temperature, 溫度]

우리 몸의 감각은 사람마다 느끼는 정도가 다릅니다.

한 물질의 온도를 그저 차갑다, 뜨겁다, 미지근하다, 라고 표현한다면 정확하지 않겠지요.

물체의 차갑고 뜨거운 정도를 숫자와 단위로 정확히 나타낸 물리량이 바로 온도입니다.

우리가 알아봐야 할 온도의 종류는 섭씨온도, 화씨온도, 절대온도가 있습니다.

*** 섭씨온도 [Celsius temperature scale , 攝氏溫度]

섭씨온도는 우리가 평소에 사용하는 온도 체계입니다. 단위는 '℃'를 사용하죠.

스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스(Anders Celsius, 1701~1744)가 처음으로 제안한 온도 표기법입니다.

셀시우스는 1기압에서의 물의 끓는 온도를 0℃, 어는 온도를 100℃로 정하고 그 사이를 100등분하는 것을 제안했습니다.

(기압에 따라 물의 끓는점이 달라지기 때문에 기압 조건을 꼭 표시해야 합니다.)

하지만 온도가 올라갈 수록 숫자를 높이는 것이 편리했겠죠.

그래서 과학자들은 물의 어는점을 0℃, 끓는점을 100℃로 바꿔서 사용하기 시작했습니다.

온도 단위는 그대로 100등분이기 때문에 처음에 기준을 제안한 셀시우스의 이름을 따서 '섭씨온도'라고 부르고 있습니다.

'섭씨온도'라는 이름을 알고보면 참 웃음이 나는데요.

셀시우스의 이름을 중국어 발음을 딴 한자로 표기하면 '섭이사(攝爾思)'라고 합니다.

'섭이사(攝爾思)'의 '섭(攝)'과 존칭을 뜻하는 한자 '씨(氏)'를 붙여서 

'셀시우스의 온도'를 한자로 표현한 것이 바로 '섭씨온도(攝氏溫度)'입니다. 재밌죠?

만약 우리나라의 위인 장영실(蔣英實)께서 온도 표기법을 제안하셨다면

'장씨온도(蔣氏溫度)'라고 불렸겠네요 ^^

*** 화씨온도 [Fahrenheit's temperature scale, 華氏溫度]

화씨온도는 독일의 물리학자인 다니엘 가브리엘 파렌하이트(Daniel Gabriel Fahrenheit, 1686~1736)가 제안했습니다.

단위는 '°F'를 사용합니다.

파렌하이트는 1기압에서 물의 어는 온도를 32°F, 물이 끓는 온도를 212°F로 정하고 그 사이를 180등분했습니다.

'화씨온도'라는 이름도 섭씨온도와 같이 파렌하이트의 한자음인 '화륜해(華倫海)'의 '화(華)'를 딴 것입니다.

■ 섭씨온도와 화씨온도의 변환

여기서 섭씨온도와 화씨온도의 변환식을 잠깐 알아보고 가겠습니다.

섭씨온도는 물의 끓는점과 어는점 사이를 100등분 했고, 화씨온도는 180등분을 했지요?

섭씨온도를 화씨온도로 변환하기 위해서는 눈금 간격을 100등분을 180등분으로 만들어줘야 합니다.

그래서 섭씨온도를 100으로 나눈뒤에 180을 곱합니다. 간단하게 1.8을 곱하면 됩니다.

그리고 섭씨온도에서는 물의 어는 온도를 0, 화씨온도에서는 32로 정했기때문에 그 차이만큼 더해줍니다.

교과서나 참고서에는 '섭씨온도에 5분의 9를 곱한 뒤 32를 더하라'고 나와있어요.

저는 개인적으로 '9/5'를 계속 까먹어서 섭씨온도와 화씨온도의 원리를 이해한 뒤에 아래와 같이 기억합니다.

화씨온도[°F] = 섭씨온도[℃] × 1.8 + 32

여러분도 각자 편한 방식대로 기억하면 됩니다 ^^

*** 절대온도 [absolute temperature, 絶對溫度]

절대온도는 아일랜드에서 태어난 영국의 과학자 윌리엄 톰슨(William Thomson, 1824~1907)이 제안했습니다.

단위는 'K(Kelvin, 켈빈)'을 사용합니다.

켈빈이라는 이름은 윌리엄 톰슨의 작위명입니다. ('켈빈 경'이라고 불렸겠지요.)

절대온도는 분자의 운동이 얼만큼 활발한지를 수치로 나타낸 온도입니다.

쉽게 말해 '0(zero) K'은 분자가 멈춰서 움직이지 않는 온도를 말하죠.

(이론상 생각할 수 있는 최저온도입니다. 우주에 이런 온도를 가진 물질은 존재하지 않는다고 하네요.)

0K을 섭씨온도로 표현하면 영하 273.15℃ (-273.15℃) 라고 합니다.

거꾸로 0℃는 273.15K이 되겠지요.

절대온도의 눈금간격은 섭씨온도와 같아서 서로 변환하기에 쉽습니다.

절대온도[K] = 섭씨온도[℃] + 273.15

절대온도는 온도의 '국제 단위'이기 때문에 과학을 공부하는 사람들은 꼭 알고있어야 할 온도 기준입니다.

지금까지 과학에서 다루는 온도에 대해서 자세하게 알아봤습니다.

교과서나 참고서에서는 단 몇 줄로 간단하게 나오는 내용이지만

학생 여러분께서 조금 더 알고있다면 즐겁게 과학을 공부할 수 있지 않을까, 라는 마음으로 자료를 만들어보았네요.

다음 시간부터는 '열'이라는 에너지에 대해서 자세히 공부해보겠습니다 ^^

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