¶ 온도의 단위
¶ 온도 단위
¶ 절대온도
절대온도(絶對溫度)는 물질의 특이성에 의존하지 않고 눈금을 정의한 온도로, 온도의 SI 단위이다. 단위는 켈빈(kelvin, K)으로, 기호는 반드시 대문자로 쓰며 다른 온도 단위와 달리 정의에 두 기준점을 필요로 하지 않기 때문에 °(degree) 표시를 붙이지 않는다. 단위의 명칭은 이를 연구한 켈빈 남작에서 따왔다.
2019년 정의: 볼츠만 상수 k 가 1.380 649 × 10⁻²³ J/K 가 되도록 하는 열역학적 온도.[1] 옛 정의는 물의 삼중점 온도의 1/273.16 이었다.
이상 기체의 엔트로피 S 와 엔탈피 H 가 모두 최저점이 된 상태를 0 K 으로 정의[2]하지만, 불확정성 원리 및 이를 바탕으로 유도된 열역학 제3법칙에 의해 0 K 을 구현하는 것은 불가능하다.[3] 0 ℃ 는 273.15 K 에 해당한다. 온도 간격은 섭씨와 같기 때문에, 절대온도의 상대온도 수치는 섭씨의 상대온도 수치와 같다.
¶ 섭씨온도
攝氏溫度
Celsius scale / centigrade scale
전 세계에서 가장 널리 쓰이는 온도 단위. 켈빈 수치에서 273.15 를 뺀 값이다. 국제단위계의 온도 단위는 켈빈이지만, 실생활에서는 사실상 섭씨가 전 세계 대부분 국가의 표준 온도 단위이며 기호는 ℃(°C)이다. 켈빈보다 먼저 나왔지만, 현대 SI 에서는 켈빈의 부속 단위가 되었다.
'섭씨(攝氏)'라는 이름은 최초 고안자의 이름 Celsius(셀시우스)를 당시 중국 청나라에서 음차한 攝爾思(Shè'ěrsī, 서얼쓰/섭이사)에서 유래했다. 오늘날 표준중국어에서는 원음에 더 가까운 摄尔修斯 혹은 摄耳修斯(Shè'ěrxiūsī, 서얼슈쓰/섭이수사)로 음차한다. 즉 '셀시우스 씨(섭씨)의 체계(눈금)'를 의미한다. 이는 의존명사 ~씨로 끝나는 화씨, 열씨 등도 동일하다.
¶ 화씨온도
華氏溫度
Fahrenheit scale
미국, 미얀마, 라이베리아, 벨리즈 등에서 쓰이는 온도 단위. 기호는 °F 이며, 물의 어는점을 32 °F, 끓는점을 212 °F 로 정의한다.
'화씨(華氏)'라는 이름은 최초 고안자의 이름 Fahrenheit(파렌하이트)를 당시 청나라에서 음차한 華倫海(Huálúnhǎi; 화룬하이/화륜해)에서 유래했다. 오늘날 표준중국어에서는 원음에 더 가까운 华伦海特(Huálúnhǎitè, 화룬하이터/화륜해특)로 음차한다. 즉 '파렌하이트 씨(화씨)의 체계(눈금)'를 의미한다.
¶ 랭킨온도
Rankine溫度
Rankine scale
스코틀랜드의 수학자이자 물리학자, 기계공학자인 윌리엄 존 머퀀 랭킨(William John Macquorn Rankine, 1820 ~ 1872)이 1859년에 제안한 온도 체계로, 기호로는 R 을 쓰나 뢰머도(°Rø), 레오뮈르도(°Ré)와 명확히 구분할 때에는 °Ra 라는 기호도 쓴다. 화씨온도 체계가 표준인 국가에서 출판되는 일부 전공 서적은 절대온도처럼 기준이 되는 영점이 0 K 과 같고 단지 눈금 간격만 다르다는 점에서 아예 도 기호(°)를 뺀 R 만 쓰기도 한다.
'랭킨도'라고도 하며, 자주 쓰이는 단위가 아니기에 한국 표준 명칭이 정해져 있지 않으며 비영어권 국가의 용어도 제각각이다. 중국 본토에서는 '랭킨'을 兰金(lánjīn/란진; 蘭金/난김)으로 음차하고 섭씨, 화씨와 비슷하게 '난씨온도'(兰氏温度; 蘭氏溫度) 내지 '난씨도'(兰氏度; 蘭氏度) 혹은 '난씨 온도계'(兰氏温标; 蘭氏溫標)라고 하는가 하면, 대만, 홍콩 등에서는 그냥 '난김 온도계'(蘭金溫標) 혹은 '랭킨'을 冉肯(rǎnkěn/란컨; 염긍)으로 음차한 염긍 온도계(冉肯溫標)라고도 한다. 일본어의 경우 'ランキン度'(랭킨도), 혹은 '蘭氏温度'(난씨온도)라고 한다.
¶ 변환식
| 변환 | 식 | |||
|---|---|---|---|---|
| ℃ → K | K = ℃ + 273.15 | |||
| ℃ → °F | °F = ℃ × 9/5 + 32 | |||
| °F → ℃ | ℃ = (°F − 32) × 5/9 | |||
| K → °R | °R = K × 9/5 | |||
| °F → °R | °R = °F + 459.67 | |||
| 기준점 | K | ℃ | °F | °R |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 절대 영도 | 0 | −273.15 | −459.67 | 0 |
| 물의 어는점 | 273.15 | 0 | 32 | 491.67 |
| 물의 끓는점(1 atm) | 373.15 | 100 | 212 | 671.67 |
2019년 SI 재정의 — 2026-09-20 확인. https://en.wikipedia.org/wiki/2019_revision_of_the_SI ↩︎
기체의 내부 에너지 때문에 샤를의 법칙에 입각한 부피-온도 관계보다 이렇게 에너지의 관점에서 0 K 을 논하는 것이 더 명확하다. 또한 실제 기체는 온도가 낮아지면 상전이로 인해 반드시 기체 상태를 벗어나게 되므로 에너지(준위)를 기준으로 판단하는 것이 실험상으로도 현실적이다. ↩︎
즉 0 K 이란 건 이상적인 이론에 입각하여 수학적으로 계산된 극한일 뿐 자연계에서는 구현할 수 없다. 이론적으로 0 K 이 되면 내부 에너지가 0 J 이 되어 원자의 열진동마저 정지하는데 이렇게 되면 원자의 위치와 운동량을 모두 정확하게 측정할 수 있게 되고, 이는 불확정성 원리에 위배되기 때문에 구현이 불가능하다. 현실적으로도 가장 낮은 에너지 상태에 있는 원자는 영점진동(zero-point motion)에 의한 극히 작은 에너지를 가진다는 것이 알려져 있다. ↩︎