1. 온도 (Temperature, 溫度) 이란?
ㅇ [감각 관점] 뜨겁다거나 차다고 느끼는 `감각과 관련`된 거시적인 정량적 척도
- 뜨겁고 차가운 정도를 수량화(눈금화)한 것 ☞ 온도체계(온도눈금) 참조
ㅇ [상태 관점] 물리적 상태량 중 하나 = 물리적으로 `열평형 상태`를 나타내는 척도
- 열평형의 개념으로부터 나온 계의 성질 ☞ 열역학 0 법칙 참조
. 열평형 : 시스템 사이에 순 열전달이 없는 상태
.. 열적 평형에 있는 두 물체는 `같은 온도`에 있는 것임
ㅇ [에너지 관점] 구성 분자들의 미시적 활동의 종합적 영향을 나타내는 `내부 에너지`의 척도
- 열운동에 의한 내부 에너지의 척도
. 내부 에너지 : 분자(또는 원자)의 미시적 관점에서 평균적인 에너지 총량
- 이 관점에서의 온도 측정은, 내부 에너지의 크기를 측정하는 것임
2. `온도`, `열` 간의 비교
ㅇ 온도 : 물리적 열평형 상태에 대해 수량화(눈금화)한 것
ㅇ 열 : `온도 차이`에 의한 에너지 전달
- 즉, 열이란, 온도 차이에 의해 전달되는 에너지의 한 형태 (Energy in Transit) 임
ㅇ 한편,
- 변환 가능 에너지로써의, 열과 일은, 에너지의 이동 형태로써, 서로 변환이 가능
. 일 에너지의 전량은 열 에너지로 변환 가능하나,
. 그 역으로 열 에너지 모두가 전부 일 에너지로 변환 가능하지 못함
. 결국, 열은 일 보다 질이 낮은 에너지 임 (열역학 제2법칙)
3. 온도 기준, 단위
ㅇ 온도의 기준
- 열역학적 기준 : 절대영도 0 [K] (자연계에서 예상되는 최저 온도)
- 실용 온도계에서 사용되는 기준 온도 : 물의 삼중점 온도 273.16 [K] = 0.01 [℃]
ㅇ 온도의 단위 : 캘빈 [K]
- 1 [K] = ( 물의 삼중점 온도 273.16 [K] - 절대영도 0 [K] ) / 273.16
- 0 [℃] = 273.15 [K]
. 1 [K] 온도차가 1 [℃] 온도차와 같아지도록 하기 위함
.. 즉, 절대온도와 섭씨온도의 온도간격을 동일하게 유지함
4. 온도 측정
※ 온도 측정,질량 측정 비교
- 온도 측정 : 미지의 온도를 기준 온도와 직접 비교하기에는 어려움 있음
- 질량 측정 : 국제원형킬로그램(International Prototype Kilogram)과의 비교 측정
ㅇ 온도계
- 온도 변화에 따른 물질 특성 변화(부피,압력,저항 등)를 관측하여 측정에 이용
. 즉, 온도를 직접 측정하기 보다는,
. 잘 재현될 수 있는 물의 삼중점 온도(273.16 [K])를 기준으로,
. 이로부터 온도계(물질 특성 변화를 이용하는)를 교정하게됨
ㅇ 통상, 측정을 위한 압력,온도의 기준으로는 `표준대기상태`로 함
- 압력 101,325 [Pa], 해수면, 위도 40˚, 온도 15 [℃]
5. [참고사항]
ㅇ 임계 온도 (Critical Temperature)
- 액체와 기체의 상이 구분 가능한, 가장 높은 온도와 압력이 되는 점을 임계 점이라고 함
- 여기서, 액화가 가능한 최고의 온도를 임계 온도 라고 함
- 이 온도 이상에서는, 아무리 높은 압력을 가해도 증기를 액체로 바꿀 수 없음