켈빈 온도 척도는 덜 일반적인 온도 단위를 사용하는 일상 생활의 일종이므로 많은 사람들이 그것에 대해 많이 알지 못합니다. 그러나 중요하지 않습니다. 이 글은 켈빈 온도 척도의 세부 사항을 이해하도록 안내할 것입니다.
켈빈 온도 척도에 대하여
켈빈 온도 척도는 과학에서 일반적으로 사용되는 온도 표준으로, 주로 물리 과학 및 공학에서 사용됩니다. 켈빈 온도 척도는 특정 물질의 특성에 의존하지 않는 절대 온도 표준입니다.
켈빈 온도계의 역사
켈빈 온도계는 1848년 켈빈 경이 카르노 사이클을 기반으로 절대 온도계를 정의하면서 시작되었으며, 나중에 그의 이름을 따서 명명되었습니다. 켈빈 온도계의 단위는 (K)가 되며 국제 단위계(SI)의 주요 온도 단위입니다. 켈빈 온도계는 섭씨 온도를 기반으로 하지만, 섭씨 영점 온도계보다 273.15도 낮은 절대 영도에서 시작합니다.
켈빈 온도계와 절대 영도의 관계
켈빈 온도 척도는 국제 온도계(SI)에서 열역학적 온도 측정의 기본 단위로 절대 영도를 시작점으로 삼습니다. 절대 영도는 인류가 도달할 수 있는 가장 낮은 온도이며, 사실 그는 너무 낮아서 결코 도달할 수 없습니다.
절대 영도는 이론적으로 원자와 분자의 열 운동이 최소화되는 가장 낮은 온도라고 불리며, 고전적으로 말하면 정지 상태입니다.
하지만 양자적 불확실성은 이 예가 여전히 유한한 영점 에너지, 즉 켈빈 척도의 절대 영도를 0 K로 표현한다는 것을 결정합니다. 즉, -273.15℃의 경우 0 K입니다. 이제 우리는 기체가 절대 영도로 냉각되어도 부피가 0으로 줄어들지 않는다는 것을 알고 있습니다. 왜냐하면 기체는 더 높은 온도에서 액체로 응축되기 때문입니다.
공식을 표현하다
켈빈 온도 눈금과 섭씨 온도 사이의 관계는 다음과 같은 수학 공식으로 표현할 수 있습니다.
켈빈 온도 = 섭씨 + 273.15
그러면 다음과 같이 변환할 수 있습니다: 섭씨 = 켈빈 온도 – 273.15
우리 몸의 정상 체온인 섭씨 37도를 켈빈 온도로 변환하면 다음과 같습니다.
우리의 해결책은 다음과 같습니다: 온도(K) = 37°C + 273.15 = 310.15K
켈빈 온도의 단위는 켈빈 온도가 아니라 켈빈입니다.
켈빈 온도 척도와 다른 온도 척도의 차이점과 공통점
물리학자들이 일반적으로 사용하는 온도 척도는 위에서 말한 섭씨(℃)와 켈빈(K), 화씨(F), 랭킨(R)뿐이 아닙니다.
화씨는 섭씨와 다릅니다. 섭씨가 0일 때 화씨는 32(F)입니다. 하지만 섭씨에 32를 직접 더하여 두 가지 사이의 관계를 구하는 대신, 다음 공식을 사용합니다.
화씨 = [섭씨 x (9/5)] + 32
랭킨 온도계는 화씨 온도계와 같은 방식으로 사용되지만, 0점은 절대 영도로 설정되어 있습니다. 화씨 온도계와 랭킨 온도계의 관계는 화씨 온도계에 459.67을 더하는 것입니다.
랭킨 온도 = [섭씨 온도 x (9/5)] + 32 + 459.67
켈빈 온도와 화씨 온도의 차이는 다음과 같습니다.
화씨온도가 0(F)일 때
켈빈(K) = [섭씨 온도 x (9/5) + 32] + 273.15
켈빈 온도를 랑 온도로 변환하려면 켈빈 온도를 9/5로 곱해야 합니다.
켈빈 스케일의 다른 응용 분야
1. 보조 사용 켈빈 스케일은 빛의 강도를 결정하기 위해 빛의 개별 색상을 기반으로 하며, 색온도라고도 합니다. 색온도는 빛의 따뜻함이나 차가움을 측정하는 것입니다.
색온도는 흑체 복사가 온도의 빈도 분포에 따라 특징지어지는 빛을 방출한다는 원리에 기초하며, 4000K 미만의 색은 붉은색으로 나타나고 6000K 이상의 색은 푸르스름하게 나타납니다.
색온도는 조명에 상당한 영향을 미치며, 복잡한 활동에 사용되는 공간은 주변 조명보다 더 정확한 색온도가 필요합니다. 우리가 일반적으로 사용하는 색온도에는 따뜻한 흰색, 부드러운 흰색, 중성 흰색, 차가운 흰색, 밝은 흰색 및 일광이 있습니다.
예를 들어, 아늑하고 따뜻한 분위기를 연출하고 싶다면 촛불처럼 따뜻하고 매혹적인 느낌을 주는 2700K의 따뜻한 백색광을 색온도로 사용할 수 있습니다.
또는 더 밝은 3000K의 부드러운 흰색 빛을 사용할 수도 있습니다. 이렇게 하면 작업을 완료하는 데 필요한 빛을 더 선명하게 볼 수 있으며, 눈에 너무 자극적이지 않은 아늑한 공간을 만들 수 있습니다.
LED 화면의 높은 밝기로 인해 사용 시 실내에서, 우리는 보통 줄인다 LED 스크린의 밝기 다른 실내 조명 시설의 색온도에 영향을 미치지 않도록 합니다.
2. 온도 측정. 온도계를 사용할 때는 튜브 벽에 눈금을 표시하고 눈금에 숫자를 표시해야 합니다. 온도 눈금은 시작점(0 또는 0)과 측정 단위를 기준으로 온도를 측정하는 방법입니다.
이러한 숫자는 물의 어는점과 물의 끓는점과 마찬가지로 임의적이며, 각각 0°C와 100°C로 정의하여 이를 달성합니다.
우리는 위에서 언급한 것처럼 다양한 척도와 단위로 온도를 측정합니다. 예를 들어:
- 섭씨는 °C로 표현됩니다
- 화씨는 F로 표현됩니다
- 켈빈은 K로 표현됩니다
- 랭킨도는 R로 표현됩니다.
3. 공학 연구에서 켈빈 온도계는 일반적으로 두 가지 목적으로 사용됩니다. 주로 절대 영도에 대한 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 이유로 켈빈 온도계는 별, 행성, 블랙홀, 은하, 우주 영역, 지구의 특정 위치, 핵폭발 등을 측정하는 데 사용되고 극저온학에도 사용됩니다.
켈빈 온도 척도를 사용하는 장점
켈빈 온도 척도는 절대 영도에서 시작하여 2차 온도에 대한 측정이 아닌 물체의 실제 온도를 제공합니다. 따라서 켈빈 척도는 측정이 뜨겁거나 차가운 지리적 환경에 더 적합합니다.
