온도 - 중1 - 2학기

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물이 한 잔이 있다. 어떤 사람은 이 물이 뜨겁다고 하는 반면, 다른 사람은 이 물이 따뜻하다고 한다. 같은 물인데 왜 다르게 느껴질까? 그리고 이 것의 따뜻하거나 차가움의 정도는 어떻게 나타내야 할까? 그렇게 만들어진 것이 오늘 공부할 '온도'이다.

온도의 사전적 의미는 '물체의 차고 뜨거운 정도를 숫자를 이용하여 나타낸 물리량'이다. 사람이 물체를 만지고 "이 물체의 현재 온도는 30℃야" 라고 할 수 있을까? 사람의 감각만으로는 물체의 온도를 정확하게 측정할 수 없다. 그럼 온도의 종류에 대해 알아보자.

일단, 온도에는 '섭씨온도', '화씨온도' 그리고 '절대온도'가 있다. 흔히 사람의 정상 체온은 36.5도이며, 물의 끓는 점은 100℃, 어는 점은 0℃이다. 이렇게 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 그 사이를 100등분하여 나타내는 온도를 섭시온도라고 한다.

* 섭씨 온도 (℃) - 도씨, Celsius

또 다른 온도 중에서 물이 어는 온도는 32도, 끓는 온도가 212도인 온도 단위가 있다. 이 단위는 미국에서 주로 쓰이는 Fahrenheit, 화씨 온도이다. 섭씨온도는 어는점과 끓는점을 100등분 한 반면, 화씨온도는 어는점과 끓는점을 180등분하여 나타낸다.

마지막 온도의 종류는 Absolute temperature, 절대온도이다. 절대온도를 알기 위해서는 '절대영도'에 대해 알고 있어야 한다. 절대영도란, 열역학적으로 생각할 수 있는 최저온도로, 섭씨온도로 나타내면 영하 273도이다. 절대영도는 과학자 '켈빈'이 주장한 내용으로, 압력이 일정할 때, 기체의 부피는 온도가 1℃올라갈 때마다 0℃때 보다 1/273씩 증가한다고 하는 샤를의 법칙에서 힌트를 얻어 발표했다. 온도가 1℃씩 낮아질 때 부피가 1/273씩 줄어든다면, 온도가 영하 273℃이면 부피가 0이 된다. 즉 부피가 줄어들 수 있는 만큼 다 줄어들어서 더 이상 부피가 줄지 않게 된다면 영하 273℃보다 낮은 온도는 있을 수 없게 된다는 것이다. 이것이 바로 '절대 영도'이다. 한편, '절대온도'는 이 절대 영도에 기초를 둔 온도의 측정단위로, 분자의 운동 상태를 기준으로 정한 값이다. 나타낼때는 섭씨 온도에 273을 더한 값이다. 예를 들어보자.

* 절대온도(K) = 섭씨온도(℃) + 273

이 때 이론상으로는 온도가 1℃씩 올라갈 때 1/273씩 증가하므로 온도가 영상 273도이면 원래부피의 2배가 된다는 사실도 알아두자.