Tabla de Contenidos
온도는 거의 모든 자연 현상에 개입하는 변수이기 때문에 섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하는 방법을 아는 것은 모든 화학, 물리학 또는 생물학 학생에게 필수적입니다. 이 변환은 두 스케일 모두 스케일의 0 위치만 다르기 때문에 매우 쉽습니다. 그러나 두 척도의 출처와 사용 방법을 이해하면 이해하기 쉽고 무엇보다 기억하기 쉽습니다.
섭씨 눈금(°C)
1742년 스웨덴 천문학자 안데르스 셀시우스가 발명한 온도 눈금입니다. 이 척도는 해수면에서 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 설정됩니다. 물의 어는점 은 0 °C의 온도가 할당된 기준점이며 끓는점 은 100 °C의 온도가 할당된 온도 이므로 원래는 섭씨 온도 눈금이라고 불렀습니다. 오늘날에도 일반적으로 사용됩니다.
섭씨 눈금은 상대 온도 눈금입니다. 즉, 물체의 절대 온도를 측정하는 것이 아니라 기준 온도(이 경우 물의 녹는점 또는 어는점)와 비교하여 온도가 얼마나 높거나 낮은지를 나타낼 뿐입니다. 두 번째 기준 온도는 섭씨 온도의 “크기”를 결정하는 데 사용됩니다.
켈빈 및 절대 온도 눈금(K)
섭씨 또는 섭씨 눈금과 달리 켈빈 눈금은 기준점에 의존하지 않기 때문에 절대 온도 눈금입니다. 켈빈 척도의 0은 실제로 신체에 열 에너지가 없음을 나타냅니다. 즉, 켈빈 눈금의 0은 온도의 절대 영도이며 그 이하의 온도는 있을 수 없습니다. 그것은 1848년 William Thompson(그의 동료인 Lord Kelvin으로도 알려짐)에 의해 설립되었으며, 그는 자신의 저울에 각 단위를 섭씨 온도와 같은 크기로 지정했습니다. 이렇게 하면 섭씨에서 켈빈으로 변환하는 것이 훨씬 쉬워집니다. 두 눈금 사이의 유일한 차이점은 -273.15 °C에 해당하는 절대 영도의 위치이기 때문입니다.
켈빈 척도의 단위는 켈빈(Kelvin)이며 기호는 K입니다 . 켈빈 “도”라고 부르지 않으며 도 기호(°)도 표시하지 않습니다. 이는 상대 척도가 아니라 절대 척도이기 때문입니다. 예를 들어, 273K는 이백칠십삼도 켈빈이 아니라 이백칠십삼도 켈빈으로 읽습니다.
섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하는 공식
섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하려면 섭씨 온도에 273.15를 더하기만 하면 됩니다. 일반적으로 다음과 같이 작성됩니다.
이 공식을 사용하면 °C는 섭씨 온도가 아닌 섭씨 온도(변환하려는 온도)를 나타내며 결과는 켈빈으로 직접 표시됩니다. 방정식에 나타나는 변수와 온도 단위 사이의 혼동을 피하기 위해 환산시 단위를 배치하지 않고 수치 만 배치하는 것이 좋습니다. 작업을 수행한 후 Kelvin 기호(K)를 배치합니다.
예:
인체의 평균 온도인 37.00 °C를 Kelvin으로 변환한다고 가정합니다. 첫 번째 단계는 공식에서 °C를 37.00으로 대체하는 것입니다(혼란을 피하기 위해 단위 없이). 그런 다음 작업이 수행되고 마지막으로 K가 추가됩니다.
섭씨를 켈빈으로 변환하는 공식의 더 정확한 형태
위의 공식은 사용하기 쉽지만 단위가 맨 뒤에 올 수 없기 때문에 혼동을 일으키는 경우가 많습니다. 이를 방지하려면 동일한 방정식의 더 정확한 형식을 사용하는 것이 좋습니다. 물리학 및 열역학에 관한 많은 책에서 절대 온도는 문자 T로 표시되는 반면 상대 온도(섭씨 온도)는 그리스 문자 θ( 세타 , 그리스 알파벳의 t) 로 표시됩니다 . 따라서 이전 공식은 다음과 같습니다.
이 경우 K와 °C는 켈빈과 섭씨 단위를 나타내고 T와 θ는 각 단위의 온도를 나타냅니다. Kelvin 단위의 온도(즉, T)를 얻으려면 방정식의 양변에 K를 곱하여 T를 풀면 됩니다.
예:
-185.8 °C인 아르곤의 끓는점을 Kelvin으로 변환한다고 가정합니다. 이 경우 θ = -185.8 °C이고 T 값을 알고 싶습니다. 따라서 공식에 θ를 대입하고 T를 구하면 됩니다.
오른쪽 첫 항의 단위가 상쇄되므로 결과 숫자가 273.15에 추가될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이제 켈빈 온도(원하는 값)인 T를 지우면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
섭씨 온도를 켈빈 온도로 변환하는 단서
단위 변환을 수행할 때마다 결과가 타당한지 확인하는 것이 중요합니다. 아무리 경험이 많은 엔지니어라도 이와 같이 간단한 공식을 사용할 때에도 실수를 할 수 있기 때문입니다. 섭씨에서 켈빈으로 또는 그 반대로 변환하는 경우 어떤 경우에는 273.15를 더해야 하고 다른 경우에는 빼야 하며 둘 중 하나를 수행해야 할 때를 잊어버리는 것은 매우 일반적입니다. 변환이 항상 올바르게 수행되도록 하기 위해 다음 두 가지 단서를 고려할 수 있습니다.
- 켈빈 온도 는 항상 섭씨 온도보다 높아야 합니다 . 예를 들어, 400°C를 켈빈으로 변환할 때 결과가 127K가 되면 켈빈의 온도는 °C의 온도보다 낮을 수 없기 때문에 변환이 잘못된 것입니다.
- 켈빈 온도는 절대 척도이고 최소값이 0(단위 없음, 그냥 0)이므로 절대 음수가 될 수 없습니다. 온도를 켈빈으로 변환할 때 결과가 예를 들어 -150K이면 변환이 잘못된 것입니다.
켈빈에서 섭씨로의 역변환
켈빈에서 섭씨 온도로 변환하려면 공식의 양쪽에서 273.15를 빼는 두 방정식 중 하나를 풀면 됩니다.
또는 더 정확하게는
섭씨를 다른 단위로 변환하는 방법
섭씨 온도는 상대적이든 절대적이든 다른 온도 단위로 변환할 수 있습니다. 예를 들어 섭씨를 화씨(상대적 척도)로 변환하거나 섭씨를 랭킨(절대 척도)으로 변환할 수도 있습니다.
출처
- Atkins, P. & dePaula, J. (2008). 물리화학 . (8판.). Panamerican 의료 사설.