기본 단위: 켈빈(K) - 절대 영도 기준

장점: 열역학 계산, 양자 역학, 통계 물리학, 분자 에너지에 대한 직접적인 비례성

용도: 모든 과학 연구, 우주 탐사, 저온학, 초전도, 입자 물리학

• 켈빈(K) - 절대 척도

  0K에서 시작하는 절대 척도; 도의 크기는 섭씨와 같습니다. 기체 법칙, 흑체 복사, 저온학 및 열역학 방정식에 사용됩니다.
• 섭씨(°C) - 물 기반 척도

  표준 압력에서 물의 상전이를 통해 정의됨(0°C 어는점, 100°C 끓는점); 도의 크기는 켈빈과 같습니다. 전 세계 실험실, 산업 및 일상 생활에서 널리 사용됩니다.
• 랭킨(°R) - 절대 화씨

  같은 도 크기를 가진 화씨의 절대 대응물; 0°R = 절대 영도. 미국 열역학 및 항공 우주 공학에서 일반적입니다.

기본 단위: 화씨(°F) - 인간 편의 척도

장점: 날씨, 체온 모니터링, 편안함 제어를 위한 인간 규모의 정밀도

용도: 미국, 일부 카리브해 국가, 일기 예보, 의료 응용 분야

• 화씨(°F) - 인간 편의 척도

  인간 중심 척도: 물은 32°F에서 얼고 212°F에서 끓습니다(1기압). 미국 날씨, HVAC, 요리 및 의료 분야에서 일반적입니다.
• 레오뮈르(°Ré) - 역사적 유럽

  역사적인 유럽 척도로 어는점은 0°Ré, 끓는점은 80°Ré입니다. 여전히 유서 깊은 레시피와 특정 산업에서 참조됩니다.
• 뉴턴(°N) - 과학적 역사

  아이작 뉴턴이 제안(1701)했으며 어는점은 0°N, 끓는점은 33°N입니다. 오늘날에는 주로 역사적 관심사입니다.

온도계 이전: 인간 기반 방법

• 손 접촉 테스트: 고대 대장장이는 만져서 금속 온도를 측정했습니다. 이는 무기와 도구를 단조하는 데 중요했습니다.
• 색상 인식: 도자기 소성은 불꽃과 점토 색상을 기반으로 했습니다. 빨간색, 주황색, 노란색, 흰색은 열이 증가함을 나타냅니다.
• 행동 관찰: 동물의 행동은 환경 온도에 따라 변합니다. 이동 패턴, 동면 신호
• 식물 지표: 잎의 변화, 개화 패턴이 온도 가이드 역할을 합니다. 현상학에 기반한 농업 달력
• 물의 상태: 얼음, 액체, 증기 - 모든 문화권에서 가장 오래된 보편적인 온도 기준

기구가 발명되기 전, 문명은 인간의 감각과 자연의 단서를 통해 온도를 추정했습니다. 촉각 테스트, 불꽃과 물질의 색, 동물의 행동, 식물의 순환 등이 초기 열 지식의 경험적 토대를 형성했습니다.

과학 혁명: 온도의 정량화

• 1593년: 갈릴레오의 온도계 - 물로 채워진 튜브에서 공기 팽창을 이용한 최초의 온도 측정 장치
• 1654년: 토스카나의 페르디난도 2세 - 최초의 밀봉된 액체 유리 온도계(알코올)
• 1701년: 아이작 뉴턴 - 0°N을 어는점, 33°N을 체온으로 하는 온도 척도 제안
• 1714년: 가브리엘 파렌하이트 - 수은 온도계 및 표준화된 척도(32°F 어는점, 212°F 끓는점)
• 1730년: 르네 레오뮈르 - 0°r 어는점, 80°r 끓는점 척도를 가진 알코올 온도계
• 1742년: 안데르스 셀시우스 - 0°C 어는점, 100°C 끓는점의 섭씨 척도(원래는 반대!)
• 1743년: 장피에르 크리스틴 - 섭씨 척도를 현대적인 형태로 뒤집음

과학 혁명은 온도를 감각에서 측정으로 변화시켰습니다. 갈릴레오의 온도계에서 파렌하이트의 수은 온도계, 셀시우스의 섭씨 척도에 이르기까지, 계측은 과학과 산업 전반에 걸쳐 정확하고 반복 가능한 온도 측정을 가능하게 했습니다.

물리적 표준에서 기본 상수로

• 1887년: 국제 도량형국 - 최초의 국제 온도 표준
• 1927년: 국제 온도 척도(ITS-27) - O₂에서 Au까지 6개의 고정점을 기반으로 함
• 1948년: 섭씨가 공식적으로 '센티그레이드'를 대체함 - 제9차 CGPM 결의안
• 1954년: 물의 삼중점(273.16 K) - 켈빈의 기본 참조점으로 정의됨
• 1967년: 켈빈(K)이 SI 기본 단위로 채택됨 - '켈빈도'(°K)를 대체함
• 1990년: ITS-90 - 17개의 고정점을 가진 현재의 국제 온도 척도
• 2019년: SI 재정의 - 켈빈은 볼츠만 상수(k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)로 정의됨

현대 온도 측정은 물리적 인공물에서 기본 물리학으로 발전했습니다. 2019년 재정의는 켈빈을 볼츠만 상수에 고정하여 물질적 표준에 의존하지 않고 우주 어디에서나 온도 측정을 재현할 수 있게 만들었습니다.

켈빈 재정의는 물질 기반 측정에서 물리 기반 측정으로의 패러다임 전환을 의미합니다.

• 보편적 재현성: 양자 표준을 갖춘 모든 실험실에서 독립적으로 켈빈을 실현할 수 있음
• 장기적 안정성: 볼츠만 상수는 변동하거나 열화되지 않으며 보관이 필요하지 않음
• 극한 온도: 나노켈빈에서 기가켈빈까지 정확한 측정이 가능함
• 양자 기술: 양자 컴퓨팅, 저온학, 초전도 연구 지원
• 기본 물리학: 모든 SI 기본 단위는 이제 자연 상수로 정의됨

일상 사용을 위한 빠른 근사치:

• C에서 F로(대략): 2를 곱하고 30을 더함(예: 20°C → 40+30 = 70°F, 실제: 68°F)
• F에서 C로(대략): 30을 빼고 반으로 나눔(예: 70°F → 40÷2 = 20°C, 실제: 21°C)
• C에서 K로: 그냥 273을 더함(정확성을 위해 273.15)
• K에서 C로: 273을 뺌(또는 정확히 273.15)
• F에서 K로: 460을 더하고 5/9를 곱함(또는 정확히 (F+459.67)×5/9 사용)

정밀한 계산을 위해:

• C에서 F로: F = (C × 9/5) + 32 또는 F = (C × 1.8) + 32
• F에서 C로: C = (F - 32) × 5/9
• C에서 K로: K = C + 273.15
• K에서 C로: C = K - 273.15
• F에서 K로: K = (F + 459.67) × 5/9
• K에서 F로: F = (K × 9/5) - 459.67

이 기준점들을 기억하세요:

• 절대 영도: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (가능한 가장 낮은 온도)
• 물이 어는점: 273.15 K = 0°C = 32°F (1기압)
• 물의 삼중점: 273.16 K = 0.01°C (정확한 정의점)
• 실온: ~293 K = 20°C = 68°F (쾌적한 주변 온도)
• 체온: 310.15 K = 37°C = 98.6°F (정상적인 인간 심부 체온)
• 물이 끓는점: 373.15 K = 100°C = 212°F (1기압, 해수면)
• 중간 오븐: ~450 K = 180°C = 356°F (가스 마크 4)

Δ(델타) 단위 이해하기:

• 1°C 변화 = 1K 변화 = 1.8°F 변화 = 1.8°R 변화 (크기)
• 차이에 대해 Δ 접두사 사용: Δ°C, Δ°F, ΔK (절대 온도가 아님)
• 예시: 온도가 20°C에서 25°C로 상승하면 Δ5°C = Δ9°F 변화임
• 다른 척도의 절대 온도를 절대 더하거나 빼지 마세요 (20°C + 30°F ≠ 50 아무것도 아님!)
• 간격의 경우 켈빈과 섭씨는 동일합니다 (1K 간격 = 1°C 간격)

• 켈빈에는 도 기호가 없습니다: 'K'라고 쓰고 '°K'라고 쓰지 마세요 (1967년에 변경됨)
• 절대 온도와 차이를 혼동하지 마세요: 문맥상 5°C ≠ Δ5°C
• 온도를 직접 더하거나 곱할 수 없습니다: 10°C × 2 ≠ 20°C에 해당하는 열에너지
• 랭킨은 절대 화씨입니다: 0°R = 절대 영도, 0°F가 아님
• 음수 켈빈은 불가능합니다: 0K이 절대 최저입니다 (양자 예외 제외)
• 가스 마크는 오븐마다 다릅니다: GM4는 ~180°C이지만 브랜드에 따라 ±15°C일 수 있음
• 역사적으로 섭씨 ≠ 센티그레이드: 섭씨 척도는 원래 반대였습니다 (100° 어는점, 0° 끓는점!)

• 날씨: 주요 지점 기억하기 (0°C=어는점, 20°C=쾌적함, 30°C=더움, 40°C=극심함)
• 요리: 육류 내부 온도는 안전에 매우 중요합니다 (가금류는 165°F/74°C)
• 과학: 열역학 계산(기체 법칙, 엔트로피)에는 항상 켈빈을 사용하세요
• 여행: 미국은 °F를 사용하고 대부분의 세계는 °C를 사용합니다 - 대략적인 변환을 알아두세요
• 열: 정상 체온은 37°C (98.6°F)입니다. 열은 약 38°C (100.4°F)에서 시작됩니다.
• 고도: 고도가 높아질수록 물이 더 낮은 온도에서 끓습니다 (~95°C at 2000m)

• 금속 가공 및 단조

  제강(∼1538°C), 합금 제어, 열처리 곡선은 품질, 미세 구조 및 안전을 위해 정밀한 고온 측정을 요구합니다.
• 화학 및 석유화학

  분해, 개질, 중합 및 증류탑은 넓은 범위에 걸쳐 수율, 안전 및 효율성을 위해 정확한 온도 프로파일링에 의존합니다.
• 전자 및 반도체

  로 어닐링(1000°C 이상), 증착/식각 창, 엄격한 클린룸 제어(±0.1°C)는 고급 장치의 성능과 수율을 뒷받침합니다.

• 체온 모니터링

  정상적인 심부 체온 범위 36.1–37.2°C; 발열 기준; 저체온증/고체온증 관리; 중환자실 및 수술 중 지속적인 모니터링
• 의약품 보관

  백신 저온 유통망(2–8°C), 초저온 냉동고(최대 −80°C), 온도에 민감한 의약품의 이탈 추적
• 의료 장비 교정

  멸균(121°C 오토클레이브), 냉동 요법(−196°C 액체 질소), 진단 및 치료 장치의 교정

• 물리학 및 재료 과학

  0K 근처의 초전도, 저온학, 상전이, 플라스마 물리학(메가켈빈 범위), 정밀 계측학
• 화학 연구

  반응 속도론 및 평형, 결정화 제어, 합성 및 분석 중 열 안정성
• 우주 및 항공 우주

  열 보호 시스템, 저온 추진제(LH₂ -253°C), 우주선 열 균형, 행성 대기 연구

• 정밀 제빵 및 제과

  빵 발효(26–29°C), 초콜릿 템퍼링(31–32°C), 설탕 단계, 일관된 결과를 위한 오븐 프로파일 관리
• 육류 안전 및 품질

  안전한 내부 온도(가금류 74°C, 쇠고기 63°C), 잔열 조리, 수비드 표, HACCP 준수
• 식품 보존 및 안전

  식품 위험 구역(4–60°C), 급속 냉각, 저온 유통망 무결성, 병원균 성장 제어

°F = (°C × 9/5) + 32를 사용하세요. 예: 25°C → 77°F

°C = (°F − 32) × 5/9를 사용하세요. 예: 100°F → 37.8°C

K = °C + 273.15를 사용하세요. 예: 27°C → 300.15 K

K = (°F + 459.67) × 5/9를 사용하세요. 예: 68°F → 293.15 K

°C는 절대 온도를 나타내고, Δ°C는 온도 차이(간격)를 나타냅니다. 1 Δ°C는 1K과 같습니다.

화씨 도를 사용하는 절대 척도입니다: 0°R = 절대 영도; °R = K × 9/5

273.16K에서 물의 고체, 액체, 기체상이 공존하는 지점입니다. 열역학적 참조점으로 사용됩니다.

1eV는 볼츠만 상수(k_B)를 통해 11604.51812K에 해당합니다. 플라스마 및 고에너지 분야에서 사용됩니다.

약 1.4168×10^32 K로, 알려진 물리학이 붕괴되는 이론적 상한선입니다.

실온은 ~22°C (295 K), 인체는 ~37°C (310 K)입니다.

켈빈은 임의의 척도가 아닌 물리적 상수(k_B)로 정의된 절대적인 열역학 단위이므로 K를 사용합니다(°K가 아님).

켈빈의 절대 온도는 음수가 될 수 없습니다. 그러나 특정 시스템은 개체수 반전의 의미에서 '음의 온도'를 나타내며, 이는 어떤 양의 K보다 더 뜨겁습니다.