어제 종혁이가 섭씨와 화씨를 물어봤는데 그걸 설명해 주는 것을 내가 깜박했다. 미안....
한두 번도 아니니깐 괜찮지? ㅋ ㅋ 이것도 교과서에 나오는 것이니깐 한번 보자
온도라는 것이 그냥 우리의 느낌으로 차갑다 또는 뜨겁다고 말할 수 있지만 그래도 기준을 정해 온도가 높다 또는 낮다라는 것을 정해 놓아야 모두가 이해하고 사용하기가 쉽겠지?! 그래서 과학자들이 물이 끓는 것(물의 끓는점boiling point)을 기준으로 온도를 정하는 거야. 우리가 잘 아는 섭씨나 화씨가 그런 것이지.
섭씨는 영어로 Celsius temperature scale 이고 화씨는 Fahrenheit's temperature scale이지. 기왕이면 영어로도 알아두자. 또 섭씨는 스웨덴의 물리학자인 셀시우스Celsius에 의해 만들어진 것이고, 화씨는 파렌화이트 Fahrenheit라는 물리학자께서 만드신 것이야. 독일분이지. 난 이런 분들을 생각할 때 마다
마음속에서 존경심이 생겨. 별거 아닌 것 같지만 이런 것들을 만들기 위해 얼마나 노력을 했겠어.
먼저 섭씨부터 설명을 할게. 섭씨는 1기압 하에서 순수한 물(우리가 마시는 물은 순수한 물이 아니야, 순수한 물이 또 뭔지 궁금하지? 찾아봐...!!!)이 어는점 freezing point을 0℃로 정하고, 끓는점boiling point을 100℃로 정한 다음에 그 사이를 100등분한 것이지. 그리고 각 간격을 1℃로 정한 거야. 지금 우리가 아는 온도계를 보면 쉽게 이해할 수 있어.
다음으로는 화씨인데 이게 복잡해...아주 짜증나지? 나도 짜증나. 화씨온도는 물이 어는점을 32℉ 끓는점을 212℉로 정하고 그 사이를 180등분 한 것이야. 이것도 물론 그 간격을 1℉ 정한 거지. 복잡하지? 이렇게 복잡한 이유는 교과서나 참고서에서 아마 잘 설명을 안 할텐데, 한번 잘 들어봐. 파렌화이트는 처음엔 알코올을 이용한 온도계를 만들었다가 나중에 수은을 이용한 온도계를 만들었는데 유리관에 수은을 넣어 보니 온도에 따라 수은이 올라갔다, 내려갔다를 하는 거야. 그래서 기준을 정해야 겠다는 생각을 하는 것이지. 그래서 소금물을 만들어서 그 소금물이 어는 온도를 0도로 잡은 거야. 소금물을 만들어서 소금물이 어는 온도를 0도로 잡은 이유는 파렌화이트 자신이 만들어서 가장 낮은 온도를 낼 수 있는 것이 소금물인 것이지. 상식적으로 알아야 할 것이 물속에 녹아있는 소금의 양이 많을수록 어는 온도가 낮아져. 바다에 가보면 알 수 있을 거야. 추운날에 바닷가에 놀러가면 물은 얼어도 바닷물은 얼지 않지? 녹아있는 소금의 양이 많아서 그런거야.
소금물이 어는 점을 0도로 잡은 파렌화이트는 다시 물이 어는 온도를 재보니 그것이 32도라는 결과를 얻었지. 온도의 기준을 물이 어는점과 끓는점으로 잡으려고 했던 파렌화이트는 동그란 원이 360도인 것에서 아이디어를 얻어 어는점과 끓는점을 360등분하려고 했어. 그런데 너무 많은 거야. 생각해봐~!! 360등분을 하면 너무 세밀해지고 복잡해지지. 그래서 생각을 바꿔서 360의 반인 180으로 나눴지.
아까 물이 어는점이 32라고 했지? 끓는점이 몇도인지는 모르지만 어는점과 끓는점 사이를 파렌화이트는 180등분을 하려고 했다고 했잖아. 그러니깐 32에다 180을 더하면 되지. 그래서 끓는점의 온도를 32+180=212 가 된거야. 그래서 화씨온도에서는 물이 어는점을 32℉, 물이 끓는점을 212℉가 된 거야. 알겠니? 이해가 안되면 머릿속으로 상상을 하면서 계속 읽고 생각을 해봐야 해. 생각없이 얻어지는 것은 없으니깐.
우리가 또 알아야 할 것은 섭씨온도와 화씨온도 사이에 있는 관계식이야. 다시 말하면 섭씨온도로 화씨온도를 알아내거나 또는 화씨온도로 섭씨온도를 알아내는 것이지. 섭시온도를 t, 화씨온도를 T로 보면,
T = 9/5 × t + 32
다른 공식도 있는데 이거 하나만 알고 있어도 돼.
마지막으로
절대온도Absolute temperature가 있는데 켈빈온도 Kelvin temperature라고도 하지. 섭씨온도(t)로 가장 낮은 온도를 -273.15 ℃를 절대온도 0도로 잡고 이것을 0K 라고 하지. 그러니 절대온도를 알려면 섭씨온도에다가 273.15를 더해주기만 하면 그만이야.
K = t +273.15
참고로 절대온도에서 물이 어는점을 273.15K(섭씨온도에서의 0℃), 물이 끓는점을 373.15K(섭씨온도에서의 100℃)이야.
잘 읽고 공부하고, 난 몸이 아파 쉬러 간다. 꼭 읽어보고 생각하고 하기 바래.
모르는 것이 있으면 꼭 물어보고...
내가 모른다는 것은 무척이나 자존심 상하는 일이야. 그러니 알기위해 노력해야 해. 아인슈타인 선생님이나 뉴턴 선생님이 우리를 가르친다 해도 다 소용없는 것이야. 스스로가 하지 않으면!! 나도 어떻게든 스스로 하려고 한다고...알겠니?! 제발...
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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