온도와 섭씨,화씨,절대온도 단위변환

오늘은 모든 공학의 기본이 되는 온도에 대해 알아보겠습니다. 차고 따뜻한 정도를 수치화한 것이 온도입니다. 온도의 단위로 섭씨온도, 화씨온도, 절대온도를 많이 사용합니다. 단위의 개념과 다른 단위로 온도를 변환하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

1. 온도 단위의 종류

섭씨온도는 우리나라에서 가장 많이 사용하는 온도단위이고 화씨온도는 주로 미국에서 많이 사용합니다. 절대온도는 공학 및 과학에서 주로 사용합니다.

2. 섭씨온도 (Celsius Temperature scale)

일상 생활에서 가장 많이 쓰는 섭씨온도는 표준대기압에서 얼음이 녹는점을 0℃, 물의 끓는점을 100℃로 정의한 온도단위입니다.

3. 화씨온도 (Fahrenheit's Temperature scale)

화씨온도는 표준대기압에서 얼음의 녹는점을 32℉, 끓는 점을 212℉로 정의한 온도단위입니다. 섭씨온도는 얼음이 녹는점부터 끓는점까지 100등분이지만 화씨온도는 180등분한 단위입니다.

4. 절대온도 (Absolute Temperature)

섭씨와 화씨는 물을 기준으로 정한 온도이지만 절대온도는 열역학 제2법칙에 의해 정해진 온도입니다. 절대온도는 켈빈온도(Kelvin Temperature)라고도 합니다. 절대온도는 이론상 가능한 최저온도를 0K, 물의 삼중점을 273.16K로 정한 온도입니다.

5. 랭킨온도(Rankine Temperature)

란씨온도라고도 합니다. 절대온도를 화씨온도로 바꾼 단위라고 생각하시면 됩니다. 즉 0°R는 0K와 같으며, 1°R의 간격은 1℉와 같습니다. 절대온도는 항상 섭씨온도보다 273만큼 큰 것처럼 랭킨온도도 화씨온도보다 항상 460만큼 큽니다. 란씨온도는 거의 사용하지 않는 단위입니다.

섭씨온도와 화씨온도

6. 물의 삼중점

삼중점은 물질의 상태가 특정한 온도, 압력에서 고체, 액체, 기체가 모두 공존하는 상태입니다. 물의 3중점은 0.009℃의 온도, 4.58mmHg의 압력일 때로 이 상태에서 물, 얼음, 수증기가 모두 공존합니다.

일반적으로 얼음의 녹는 점인 0℃를 273K로 계산합니다. 하지만 정밀한 계측과 단위변환이 필요한 경우에는 물의 삼중점 273.16K를 기준으로 온도변환을 해야 합니다.

7. 절대영도

모든 기체는 일정한 압력에서 온도가 1℃가 올라가면 부피가 1/273씩 증가합니다. 이를 샤를의 법칙 Charles's law 이라고 합니다. 그러면 절대온도 273도인 기체의 온도를 계속 내린다고 가정합시다. -273℃까지 내리면 기체의 부피는 0이 됩니다. 물론 물질의 부피가 0이 될수 없습니다. 즉 절대온도 -273K에서는 물질이 가질수 있는 가장 최소한의 부피가 되는 것입니다. 이처럼 물질의 분자운동에너지가 0이 되는 최저 극한온도를 절대영도라고 합니다.

절대온도는 열역학법칙과 보일샤를의 법칙등과 밀접한 관련이 있으며 공학 계산은 섭씨나 화씨온도가 아닌 절대온도를 사용합니다.

8. 온도변환 공식

1) 화씨온도를 섭씨온도로

2) 섭씨온도를 화씨온도로

3) 섭씨온도를 절대온도로

4) 화씨온도를 랭킨온도로

가스자격증 기출문제 

자격증 시험에는 섭씨, 화씨, 절대온도의 단위를 변환하는 계산문제가 자주 나옵니다. 공식을 암기하기 힘드시다면 이것만 알아두세요. 같은 온도라면 섭씨온도 0℃ < 화씨온도 32℉ < 절대온도 273K 순으로 숫자가 크다. 화씨온도가 숫자가 조금더 크고 절대온도는 많이 크다라는 것만 알고 계셔도 객관식 문제를 찍을 때 도움이 됩니다.

Q. 사람의 체온인 37℃를 화씨온도와 절대온도로 변환하시오.

섭씨를 화씨와 절대온도로 바꾸는 방법은 기능사부터 기사까지 자주 출제되는 문제입니다.