Chapter 1-6. 열역학적 성질(세기성질: 온도)

1. 온도는 물체가 얼마나 뜨겁거나 차가운지를 나타내는 척도로, 열역학에서는 시스템의 상태를 나타내는 중요한 세기 성질(Intensive Property) 중 하나이다.

 

2. 온도 체계

 

 

• 섭씨 온도 (°C, Celsius): 물의 어는점을 0°C, 끓는점을 100°C로 정한 상대적인 온도 체계이다.
• 화씨 온도 (°F, Fahrenheit): 물의 어는점을 32°F, 끓는점을 212°F로 정한 상대적인 온도 체계이다.
• 절대 온도 (K, Kelvin): 열역학적 온도 단위로, 이론적으로 분자 운동이 완전히 멈추는 지점인 절대 영도를 0K로 정의하며, 섭씨 온도와 눈금 간격이 동일하다.
• 랭킨 온도 (R, Rankine): 절대 영도를 0R로 정의하는 절대 온도 체계로, 화씨 온도와 눈금 간격이 같다.

 

3. 절대 영도 (Absolute Zero)

• 기체(gas A, B, C, D)의 온도를 낮추면 부피가 일정하게 줄어드는데, 이 선들을 계속 연장하면 모든 기체의 부피가 이론적으로 0이 되는 한 점(-273.15°C)에서 만나게 된다. 이 지점을 절대 영도(0K)라고 한다.

 

4. 온도 단위 변환

 

• 섭씨 (°C) → 켈빈 (K)
  • $T(K)=T(°C)+273.15$
• 섭씨 (°C) → 화씨 (°F)
  • $T(°F)=T(\text{°C}) \times \frac{9}{5} + 32$
• 화씨 (°F) → 랭킨 (R)
  • $T(R)=T(°F)+459.67$
• 켈빈 (K) → 랭킨 (R)
  • $T(R)= T(\text{K}) \times \frac{9}{5}$

 

5. 온도 변화량(ΔT)의 관계

 

 

• 섭씨 1°C의 변화는 켈빈 1K의 변화와 같다.
  • $ΔT(°C)=ΔT(K)$
• 화씨 1°F의 변화는 랭킨 1R의 변화와 같다.
  • $ΔT(°F)=ΔT(R)$
• 섭씨 1°C의 변화는 화씨 1.8°F의 변화와 같다.
  • $ΔT(°C)=1.8×ΔT(°F)$