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안녕~ 알파걸이야.
이번시간은! 쉬운 개념인데도 친구들이 많이 헷갈려하는
섭씨와 화씨에 대해 명확히 알아보는 시간이야.
이름이 비슷해서 그런가? 뭐가 ˚C고 뭐가 F인지, 또는
두 온도표기법의 차이나 둘간의 상호변환에 대해
잘 모르는 친구들을 위한 글이라고 할 수 있지^^
또, 그 이후에 고안된 절대온도에 대해서도 설명하려고 해.
과학공화국 화학법정 2편, <물질의 구성>이야.
어떤어떤 사건들이 있나~ 목차를 볼까?
오늘도 과학공화국에서 벌어진 수많은 사건들.
맨 마지막에 깨알같은 에필로그, 화학과 친해지세요ㅋㅋㅋㅋ
귀엽넹
아무튼 우린 이중에서 열에 관한 단원인 2장에 있는
<섭씨와 화씨-너무 추운 토크카>에 대해 볼거야.
다음 글에선 제 4장의 <크로마토그래피-누구의 펜이지?>를 보며
크로마토그래피에 대해 배워볼거구!
아무튼, 이번 사건을 요약하면
전 세계의 신기한 자동차만 보면 구입하는 이차도씨는
어느 날 이웃나라에서 토크카를 개발했다는 기사를 보게 돼.
여기서 잠깐, 토크카가 뭔지 궁금한 친구들이 있을텐데
토크카는 음성 인식기능이 탑재된 차를 말해.
운전자의 말을 인식하여 작동되는 자동차지.
이차도씨는 토크카를 구입해 타봤어.
그리고 운행하다가 자동차 온도를 조절하려고 23도!라고 외쳤지.
그런데 잠시후, 에어컨이 틀어지긴 했는데 너무 세게 틀어져서
차 안이 한겨울같이 엄청 추워진거야.
이차도 씨는 토크카의 온도제어 장치에 이상이 있다고 리콜을 요구했지만
토크카 측에서는 이상이 없다고 했지.
그래서 이차도씨는 그 회사를 화학법정에 고소하게 되었어.
사건의 힌트는 이거야. 바로 섭씨와 화씨!
자동차회사측에선 화씨를 사용했는데,
이차도씨가 섭씨로 말하는 바람에
의사소통의 미스가 발생한거지.
그렇다면 이 사건은 잠시 접어두고
이제 섭씨랑 화씨의 차이에 대해 알아보자구.
섭씨
섭씨온도는 1기압에서 물의 어는점을 0˚C로,
끓는점을 100˚C로 해서 그 사이를 100등분한 온도야.
단위로는 친구들도 잘 알다시피 ˚C를 사용하지.
이 섭씨는 1742년, 스웨덴의 천문학자이자 물리학자인
A.셀시우스란 사람이 창시한 한란계에서 기원하기 때문에
셀시우스도라고 한단다.
화씨
그리고 또 다른 온도체계, 바로 화씨!
약간을 생소할 수 있는 화씨온도는
1기압 하에서 물의 어는점을 32˚F,
끓는점을 212˚F로 해서 그 사이를 180등분한 온도야.
단위는 ˚F를 사용해. 이 화씨 온도체계는
1724년, 독일의 물리학자 G.파렌하이트가 최초로 사용해서
F를 쓰는거란당
즉, 화씨가 섭씨보다 먼저 나온, 최초의 온도계측법이었다는 거야.
뭔가 화씨라는 온도체계에 한계가 있었기 때문에
다른 온도체계인 섭씨를 고안한 거겠지?
솔직히 섭씨는 어는점 0˚C, 끓는점 100˚C로
쉽게 받아들일 수 있는데
화씨는 뭐, 32˚F? 212˚F? 막 이상한 숫자를 쓰자나
화씨는 도대체 왜 이렇게 복잡하게 지어낸 걸까?
바로, 기준이 달랐기 때문이야.
파렌하이트는 화씨 온도체계를 고안할 때
세 개의 온도고정점을 정했어.
1. 얼음, 물, 염화나트륨(NaCl)의 혼합용액이 자연스럽게
안정되어 평형이 되는 지점.
2.물과 얼음만의 혼합용액이 평형상태를 이루는 온도
3.입과 겨드랑이를 통해 측정된 체온
즉, 처음엔 물을 기준으로 삼을 생각을 안했었단 얘기지.
이렇게 세 지점을 잡고, 이 세 지점이 모두 정수가 되도록
구간을 등분했더니 각각 0˚F, 32˚F, 96˚F가 된거야.
하지만 파렌하이트가 측정한 온도들은 정확성이 떨어졌고,
나중에 이러한 화씨를 교정해 섭씨 온도체계를 고안한거야.
현재는 대부분의 국가가 섭씨를 사용하지만,
미국이나 몇몇 영어권 국가에서는 아직도 화씨 체계를 사용하고 있어.
섭씨 화씨 변환
자, 이제 화씨와 섭씨 사이의 상호변환 방법에 대해 알려줄게.
변환방법 자체는 간단해.
화씨 ˚F=1.8˚C+32
이 식에 대입하면 섭씨를 화씨로 바꿀 수 있지.
반대로 화씨를 섭씨로 바꾸고 싶다면
˚C=(˚F-32)/1.8
이 식에 대입하면 변환가능하겠지?
근데 위 식을 보면,
화씨 온도단위의 변화폭이 섭씨보다 큰 걸 알 수있어.
그래서 화씨의 0˚는 섭씨 0˚보다 훨씬 춥고,
화씨의 100˚는 섭씨 100˚보다 훨씬 덥단다.
그래서 위 사건에서도, 이차도씨가 말한 23˚를
화씨로 받아들인 토크카는
차 안을 화씨 23˚F로 만들어 대빵 추워져버렸던 거야.
쉽게말해 처음부터 온도체계를 다양하게 만들어논거라기보다는,
(또는 세계에 따라 다른 온도체계를 쓴다기보다는)
강력한 권력을 지녔던 영국, 미국 등의 영향으로
화씨온도에 한계가 존재하는데도 여러 나라에서 쓰여왔지만
지금은 더 편하고 정확한 온도체계인 섭씨를 고안해 쓰기때문에
일종의 혼란(?)이 벌어졌던거야.
절대온도란?
그리고 과학시간에 매우 중요하게 다루는,
온도체계의 큰 발전이었던 절대온도! 에 대해서도 알아보자:)
절대온도는 absolute temperature인데 Kelvin temperature라고 해.
맞아, 위 사진에 있는 켈빈이란 사람이 고안했기 때문이야.
그래서 단위도 켈빈의 앞자를 딴 K를 쓰지.
절대온도는, 섭씨나 화씨와는 달리 물질의 성질에 의존하지 않아.
섭씨나 화씨처럼 뭐 물의 어는점, 끓는점이나
혼합액의 평형점에 구애받지 않는다는 거야~
그럼 절대온도는 뭐가 기준인데요?
절대온도는, 이론적으로 존재할 수 있는 최저온도(약 -273.15˚C)를 0K로 하면서
섭씨와 눈금간격은 같아. 즉, 출발점에 차이가 있는거지.
방금말했듯 절대온도엔 '최저온도'가 존재하므로, 과학적인 계산이 가능해.
예를 들어, 10˚C의 2배는 20˚C가 아니지만
절대온도의 경우 100K의 2배는 200K로 볼 수 있어.
절대온도와 섭씨, 화씨 간 상호변환
절대온도와 섭씨,화씨 사이의 관계를 수식으로 표현하면
TK ＝ TC ＋ 273.15 ＝ (TF ＋ 459.67) × 5/9
이므로, 10˚C = 283.15K 인거야.
따라서 10˚C의 2배는 283.15x2 = 566.3K = 293.15˚C
라고 과학적으로 계산할 수 있지.
한편, 섭씨로 0˚C, 100˚C였던 물의 어는점과 끓는점은
절대온도로 각각 273.15K, 373.15K가 되는거야.
어렵지 않지?
절대온도로 물의 어는점은 273.15K, 끓는점은 373.15K이야.
TK ＝ TC ＋ 273.15 ＝ (TF ＋ 459.67) × 5/9
마무리
지금까지 섭씨와 화씨, 그리고 절대온도에 대해 알아보는 시간이었어:)
어때? 이번기회에 세 가지 온도체계가 탄생하게 된 배경과
탄생원리까지! 잘 알아가면 좋겠어^.^
그럼 다음시간에, 크로마토그래피에 대한 글로 다시 만나자!
안녕★
- 과학공화국 화학법정 2
-
출판 자음과모음
발매 2006.12.05.
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