절대온도란?

절대 온도는 켈빈 척도 및 랭킨 척도 와 같은 절대 척도로 측정된 온도입니다 . 이것은 0에서 시작하는 척도(음수 값을 허용하지 않음)이며, 이 값에서 온도가 없음을 이해합니다. 즉, 절대온도는 물리법칙에 따라 도달할 수 있는 가장 낮은 온도인 절대 영도에서 측정되기 시작하는 온도로 이해된다.

온도란 무엇입니까?

온도는 다양한 방식으로 정의할 수 있습니다. 한편으로 두 물체가 서로 열 평형 상태에 있는 시기를 결정할 수 있게 해주는 것은 물질의 특성입니다. 이러한 방식으로 정의함으로써 온도의 상대적 척도를 설정할 수 있습니다. 중요한 것은 신체 또는 시스템의 온도가 다른 것과 관련되어 있기 때문입니다. 이것은 일반적인 온도 눈금, 즉 섭씨 또는 섭씨 눈금과 화씨 눈금의 개발을 가능하게 한 아이디어입니다.

한편, 온도는 시스템을 구성하는 입자의 열적 교반을 측정하는 척도이기도 합니다. 실제로 가스의 운동 분자 모델에 따르면 온도는 가스를 구성하는 원자와 분자의 평균 병진 운동 에너지의 직접적인 척도입니다.

절대 온도 눈금 설정

절대 온도는 먼저 기체의 거동을 연구하여 결정되었습니다. 예를 들어, Lay of Charles와 Gay Lussac은 온도와 이상 기체의 부피 사이에 다음 방정식으로 표현되는 정비례 관계가 있다고 말합니다.

여기서 K는 비례 상수입니다. 이 방정식은 기울기 K를 갖는 증가하는 선형 함수의 형태를 가집니다. 기울기는 가스의 몰수에 따라 증가하고 압력에 따라 감소하는 것이 다음 이미지에 도식화된 것처럼 실험적으로 관찰되었습니다.

상대 온도( 섭씨 또는 화씨 ) 대 부피의 다른 초기 압력과 다른 초기 양의 가스 에 대한 이러한 플롯을 다시 외삽하면 값에 관계없이 모든 선이 동일한 지점에서 온도 축과 교차한다는 것을 알 수 있습니다. 기울기. 이 점은 절대 영도, 즉 절대 온도의 시작점을 나타내며 -273.15 °C 또는 -459.67 °F의 값에 해당합니다.

보다 일반적으로 온도는 다음과 같은 이상 기체 상태 방정식과 연관될 수 있습니다.

여기서 T는 절대 온도이고 P, V 및 n은 압력, 부피 및 몰수이며 R은 이상 기체 상수입니다. 이 법칙을 통해 가스 온도계를 사용하여 다양한 방법으로 절대 온도를 측정할 수 있습니다.

절대 온도 눈금

절대 온도를 나타내는 단위에 관계없이 모든 눈금은 같은 지점, 즉 절대 영도에서 시작합니다. 이 온도는 물리적 특성이 없음을 나타낼 때 단위가 무의미하므로 어떤 단위로도 표시하지 않습니다. 즉, 절대 영도의 온도는 0(0K 또는 0°R이 아님)입니다. 예를 들어 액체의 부피가 0이라고 말하는 것은 액체가 0리터, 0 세제곱미터 또는 0세제곱마일이라고 말하는 것과 같으므로 0이 선호됩니다.

다른 모든 온도의 경우 적절한 단위로 표시해야 합니다. 일반적으로 사용되는 두 가지 절대 온도 눈금이 있습니다.

• 켈빈 척도.
• 랭킨 척도.

켈빈 온도 척도

이 척도는 이전에 William Thomson으로 알려진 Lord Kelvin에게 빚지고 있습니다. 그는 1848년에 온도계를 만든 가스에 관계없이 절대 온도를 측정할 수 있는 온도계를 설계했습니다. 이 척도(온도의 열역학적 척도로 명명되었지만 나중에 켈빈 경을 기리기 위해 이름이 변경됨)은 PT 또는 VT 곡선에서 외삽법으로 개발된 척도와 동일한 것으로 밝혀졌습니다.

이 척도의 주요 특징은 단위(켈빈 또는 K)의 크기가 섭씨 척도와 정확히 동일하다는 것입니다. 사실 켈빈 온도 눈금은 섭씨 눈금이 오른쪽으로 273.15단위 이동한 것에 지나지 않습니다 . 따라서 켈빈 척도와 섭씨 척도 간의 관계는 다음과 같습니다.

켈빈 척도는 과학 및 공학 분야에서 가장 널리 사용되는 절대 온도 척도입니다.

랭킨 온도 눈금

이것은 화씨 온도와 동일한 온도 크기를 갖는 절대 온도 눈금입니다. 이 눈금의 0은 -459.67 °F에 해당하므로 오른쪽으로 459.67 단위로 변환된 동일한 화씨 눈금을 나타냅니다. 즉, 랭킨 척도는 다음 방정식을 통해 화씨 척도와 관련됩니다.

켈빈 척도와 랭킨 척도의 관계

랭킨 척도와 켈빈 척도는 모두 절대 온도 척도이기 때문에 둘 다 같은 지점에서 시작하므로 둘 사이의 유일한 차이점은 온도의 크기입니다. 두 척도 사이의 관계는 섭씨도와 화씨도 의 크기 사이의 관계와 동일합니다 . 1°C는 9/5 또는 1.8°F이므로 °R과 K의 관계는 다음과 같습니다.

참조

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