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온도는 과학 연구에서 공학 및 우주 과학에 이르는 무수한 분야에서 가장 많이 측정되는 변수 중 하나입니다. 화씨 온도와 켈빈 온도를 포함하여 다른 단위로 표현할 수 있는 물질의 특성입니다. 첫 번째는 제국 단위 시스템이 여전히 사용되는 미국 및 영국과 같은 국가와 공학에서 가장 널리 사용되는 단위입니다.
한편, 켈빈 단위의 절대 온도는 특히 이상 기체 및 열역학 연구와 관련하여 물리 및 화학의 많은 분야에서 필수적입니다. 이러한 이유로 켈빈을 화씨로 변환하는 방법을 아는 것은 매우 유용하며 이 기사에서는 다양한 방법으로 변환하는 방법을 설명합니다.
그러나이 두 온도 단위를 변환하는 방법을 배우기 전에 두 척도가 무엇인지에 대한 아이디어가 필요합니다.
화씨 눈금
화씨 눈금은 상대적인 온도 눈금입니다. 즉, 이 눈금에 표시되는 모든 온도는 기준 온도보다 낮은지 높은지 여부를 나타낼 뿐이지 실제로 특정 지점의 온도를 나타내는 것은 아닙니다.
다른 상대 온도 눈금과 마찬가지로 화씨 눈금은 눈금의 “0”을 나타내는 저온과 각 화씨의 크기를 정의하는 두 번째 온도의 두 기준점을 사용하여 설정되었습니다.
다양한 버전이 있지만 모두 Fahrenheit가 음의 온도를 피하기 위해 눈금의 0으로 등록할 수 있는 최저 온도를 설정하기로 결정했다는 데 동의하는 것 같습니다. 이것은 물, 얼음 및 염화암모늄의 혼합물에 해당합니다. 이 혼합물은 상당히 안정적인 평형 온도에 도달하고 또한 매우 낮다는 특수성을 가지고 있습니다. 이것이 화씨 온도가 이 시점에서 눈금을 0으로 지정한 이유입니다.
일부 저자들에 따르면 다음 기준점은 물의 어는점이었는데, 그는 0에서 32 사이의 척도를 각각 8단위씩 4개의 그룹으로 나누기 위해 32°F의 온도를 할당했습니다. 영국 제국 단위 체계에서 일반적입니다. 이 척도를 사용하면 물의 정상적인 끓는 온도는 212°F에서 발생합니다.
절대 온도 눈금 및 켈빈(K)
화씨 눈금과 달리 켈빈 눈금은 기준점에 의존하지 않는 절대 온도 눈금입니다 . 켈빈 척도의 0은 실제로 신체에 열 에너지가 없음을 나타냅니다. 1848년 William Thompson(Lord Kelvin, 따라서 그의 이름)이 섭씨 또는 섭씨 척도의 정도와 동일한 크기를 자신의 척도에 할당한 윌리엄 톰슨에 의해 만들어졌습니다. 이렇게 하면 켈빈에서 섭씨로 변환하는 것이 훨씬 쉬워지지만 화씨로 변환하는 것은 조금 덜 쉬워집니다.
켈빈 척도의 온도 단위 는 켈빈(Kelvin)이며 기호는 K입니다 . 켈빈도라고 부르지 않으며 기호 °K도 아닙니다. 이는 상대 척도가 아니라 절대 척도이기 때문입니다. 예를 들어, 273K는 이백칠십삼도 켈빈이 아니라 이백칠십삼도 켈빈으로 읽습니다.
켈빈을 화씨로 변환하는 공식
켈빈에서 화씨로의 변환은 일반적으로 간접적으로 수행되며 먼저 섭씨로 변환한 다음 화씨로 변환합니다. 그러나 여기서는 단계를 건너뛸 수 있는 더 빠르고 직접적인 방법을 제시합니다.
위에 표시된 기준 온도를 사용하고 물의 어는점이 273.15K(32°F에 해당)이고 끓는점이 373.15K(212°F에 해당)임을 알면 다음과 같이 추론할 수 있습니다. 각 켈빈 단위는 화씨 1.8 또는 9/5와 같습니다. 이러한 관찰은 켈빈을 화씨로 변환하기 위한 다음 공식으로 요약됩니다.
이 수식은 매우 간단하지만 분수를 나누어 십진수를 구하면 더 간단해질 수 있습니다. 이 경우 방정식은 다음과 같이 유지됩니다.
두 공식에서 °F는 화씨 온도(결정하려는 온도)를 나타내고 K는 켈빈 온도(변환하려는 온도)를 나타냅니다.
따라서 K를 °F로 변환하는 것은 간단한 2단계 프로세스입니다.
1단계: 켈빈 온도에 1.8을 곱합니다.
2단계: 곱셈 결과에서 459.67을 뺍니다.
켈빈에서 화씨로 변환하는 예
예 1:
310.15K인 평균 체온을 화씨 온도로 변환하는 것이 바람직합니다. 먼저 K가 나타나는 공식에 310.15를 대입합니다.
그런 다음 두 가지 작업이 수행됩니다.
마지막으로 310.15K는 98.6°F와 같습니다.
예 2:
이제 150K를 화씨로 변환한다고 가정합니다. 이전과 마찬가지로 이 온도를 공식에 대입하여 시작합니다.
그런 다음 두 가지 작업이 수행됩니다.
마지막으로 150K는 -189.67°F와 같습니다.
화씨에서 켈빈으로의 역변환
반대 과정도 똑같이 간단합니다. 화씨 온도를 켈빈 온도로 변환하는 공식을 얻으려면 K에 대한 방정식을 풀거나 풀기만 하면 됩니다. 결과는 다음과 같습니다.
이전과 유사한 방식으로 분수 사용을 피할 수도 있습니다. 결과는 다음과 같습니다.
전문가 팁
이 공식을 사용할 때 두 온도와 혼동을 일으킬 수 있으므로 단위를 포함해서는 안 됩니다. 변환이 완료된 후에만 배치해야 합니다.
참조
브라운, T. (2021). 화학: 중앙 과학 (11판). 영국 런던: Pearson Education.
측정 결과의 수학적 처리. (n.d.). https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798 에서 가져옴
조치. (2020년 10월 30일). https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796 에서 가져옴
브리태니커 백과사전의 편집자. (2018년 10월 25일). 화씨 온도 눈금 | 정의, 공식 및 사실. https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale 에서 검색
