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더위와 추위는 온도라는 숫자 척도로 측정됩니다. 온도 눈금은 우리가 날씨에 대해 소통하고, 안전과 편안함을 측정하고, 물리적 세계를 설명하는 방법입니다. 상대적인 측정을 위해 과학자들이 선택한 기준선을 사용하여 온도 눈금은 열의 강도 또는 재료나 물질(예: 공기, 물이 담긴 냄비 또는 태양 표면)에 포함된 열 에너지의 양을 측정합니다. 일반적으로 사용되는 세 가지 측정 시스템인 화씨, 섭씨 및 켈빈 이 있습니다 .
온도란 무엇입니까?
온도는 온도계라는 기구로 측정하는 에너지로, 온라인 어원 사전에 따르면 그리스어 thermos (뜨겁다)와 metron (측정하다)에서 유래했습니다. 조지아 주립 대학에 따르면 온도의 또 다른 정의는 물질 분자의 평균 운동 에너지(움직이는 질량의 에너지)의 척도라는 것입니다.
Nature Public Health Emergency Collection 저널에 실린 2019년 보고서에 따르면 고대 그리스 의사 히포크라테스는 빠르면 기원전 400년에 인간의 손을 사용하여 사람의 열이 있는지 판단할 수 있다고 가르쳤습니다. 그러나 인체 체온을 측정하는 정밀한 기기는 16세기와 17세기가 되어서야 개발되었습니다.
켈빈: 과학자를 위한 절대 척도
1848년 영국의 수학자이자 과학자인 William Thomson(Lord Kelvin이라고도 함)은 얼음이나 인체와 같은 물질의 특성과 무관한 절대 온도 눈금을 제안했습니다. 그는 우주의 가능한 온도 범위가 섭씨와 화씨가 제안한 범위를 훨씬 초과한다고 제안했습니다. NIST에 따르면 절대 최저 온도의 개념은 새로운 것이 아니지만 Kelvin은 정확한 수치를 제시했습니다. 0켈빈은 -273.15C와 같습니다.
열역학적 온도는 고정된 점에 상대적이지 않고 절대적입니다. 이것은 미시적 수준에서 흔들리고 펄럭이는 물질 덩어리를 구성하는 입자에 포함된 운동 에너지의 양을 설명한다고 Thomson은 설명했습니다. 온도가 떨어지면 입자는 모든 움직임이 멈출 때까지 느려집니다. 켈빈 척도의 기준인 절대 영도에 관한 것입니다.
절대 영도
절대 영도는 -273.15C 또는 -459.67F에서 발생합니다. 최근까지 과학자들은 인간이 그 온도를 재현할 수 없다고 생각했습니다. 절대 영도보다 더 뜨거울 것입니다. 그러나 2013년에 독일 물리학자들은 입자를 절대 영도 이하의 역설적인 온도로 가져오는 데 성공했습니다.
Kelvin의 생각에는 절대 영도가 온도 눈금의 시작점이었지만 편의상 그는 널리 알려진 섭씨 눈금의 표시와 간격을 자신의 기준으로 사용했습니다. 따라서 켈빈 척도에서 물은 273.15K(0°C)에서 얼고 373.15K, 즉 100°C에서 끓습니다. 켈빈은 도가 아닌 단위로 지정되며 섭씨 단위의 단일 도와 같습니다. 켈빈 척도는 주로 과학자들이 사용합니다.
Metrologia 잡지의 기사에 따르면 2018년에 켈빈은 더 정확하게 만들기 위해 재정의되었으며 그 정의는 이제 Boltzmann 상수와 연결됩니다. 이 상수는 온도와 물질의 운동 에너지를 관련시킵니다. 도량형 총회(General Conference on Weights and Measures)에 따르면 새로운 정의는 다음과 같습니다. “켈빈(기호 K)은 열역학적 온도의 SI 단위입니다. 그 크기는 볼츠만 상수의 수치를 정확히 1.380649 × 10 -23 J K-1 [켈빈당 줄]’로 설정하여 고정됩니다.
