온도(溫度) 이야기 - 과학이야기 (3)

[김인환]

- 110117 (월)

- 온도(溫度) 이야기 - 과학이야기 (3)

온 나라가 한파(寒波)로 꽁꽁 얼어붙어서 너무 어렵습니다.

여기에 구제역과 조류 AI까지 겹쳐서 마음까지 아프니 너무 힘든 시기입니다.

그렇지만 길어야 한 달, 곧 다가올 “설날"과 ”입춘(立春)“과 ”우수(雨水)“만 지나면

다시 아름다운 봄이 오고 동물들의 시련도 걷힐 터이니 조금만 참아야겠습니다.

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오늘은 추위에 대한 이야기가 아니라 얼마 전 가까운 친구가 인터넷에서 한참

돌아다니던 “신(神)의 존재여부”에 대한 이야기를 읽고 와서는

“영도(零度) 아래로 459도가 된다는 말이 무슨 뜻인가요?”

하고 물어 와서 “그게 무슨 소리야???” 하며 생각해 보니

“절대온도 Zero(0도)를 화씨로 표시하면 Minus 459도“라는 것을 알고는

재미있어서 “견과이야기”를 잠시 쉬고 이 내용을 올립니다.

위의 “신(神)의 존재여부”에 대한 이야기는 모두들 읽으셨겠지요?

저도 나중에 읽어봤지만 원래 미국에서 나온 이야기인데 우리말로 번역하면서

각자 관점차이에 의해서 조금씩 다르게 표현이 되어 돌아다닙니다.

종교나 정치에 대한 이야기는 모두들 민감해서 그 내용을 올리지 않겠습니다.

“온도(溫度)”에 대하여는 모두들 잘 아시겠지만 혹시 잊으신 분들을 위해서

설명 붙입니다.

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질 아시다시피 온도를 측정하는 방법에는 다음의 세 가지가 있습니다.

1. 절대온도(絶對溫度 = K)

- “절대온도(K)"란 영국의 물리학자 ”Kelvin(1824~1907) = 본명 :

  William Thomson"이 1848년에 정의하고 도입한 이론에 의한 것으로

  그분 이름의 첫 자를 따서 “K"라고 표기하고 ”켈빈 온도“라고 말합니다.

- 이는 어려운 이야기로 “열역학제2법칙”을 설명하기 위하여 정의한 것으로 

  “절대온도 Zero(0)도”에서는 모든 기체의 부피가 Zero가 되는데,

  즉 그 온도에서는 모든 기체는 열을 모두 잃고 액체 상태로 바뀌며 또 모든

  물질의 분자운동이 일어나지 않아서 물질의 고유한 특성이 나타내지 않는다고

  정의한 이론입니다.

- “절대온도 0도 = 섭씨 영하 273도(정확하게는 영하 273.16도)”로 규정합니다.

  즉, (K = C - 273.16도)입니다.  

  또한 절대온도는 기체를 기준으로 정의한 최저온도이기 때문에, 즉 열이 없다고

  가정하였기에 절대온도에서는 (Minus 온도)가 없습니다.

- “국제도량형위원회(國際度量衡委員會)“는 절대온도를 모든 온도를 측정하는

  기준으로 채택하고 있습니다.

  그렇지만 이는 이론에 의한 실험실용으로 일반인들은 사용하지 않습니다.

* 참고로 젊은이들이 좋아하는 “캘빈 클라인 청바지”는 영어로

  “C. K. Jeans = Calvin Klein Jeans"로 스펠링이 다릅니다.

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2. 섭씨(攝氏 = C)

- “섭씨(攝氏)”는 스웨덴의 천문학자이고 물리학자인  “Celsius(Anders Celsius)"

  가 1742년에 정의하였는데 ”셀시우스“를 중국에 처음 전해졌을 때 ”셀시우스“의

  이름을 한자로 ”섭이사(攝爾思 - 셔얼스)“로 표기한 데에서 비롯되었습니다.

- 내용은 물의 어는 온도를 (0 도), 끓는 온도를 (100 도)로 하고 그 사이를

  100등분한 것입니다.

  현재 우리가 쓰고 있는 “C"는 ”Celsius"를 가리키기도 하고 또 100등분

  이라는 뜻의 “Centigrade"라고도 하는 데에서 ”C"가 나왔습니다.

- 현재 우리나라를 비롯하여 중국, 캐나다(최근에 미터법 채택), 러시아 등

  대부분의 나라가 이 “섭씨”를 채택하고 있습니다.

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3. 화씨(華氏 = F)

- 미국과 극소수의 영어권 국가에서만 쓰고 있는 “화씨(華氏)”는

  네델란드의 독일계 물리학자 “Fahrenheit”(Daniel Gabriel Fahrenheit)“가

  1709년 만들었는데 중국 사람들이 그 이름을 “화륜해(華倫海 - 화룬하이)”라고

  표기하여 “화씨”가 되었습니다.

- 이는 물의 어는 온도를 (32 도), 끓는 온도를 (212 도)로 하고 그 사이를

  180등분한 것입니다.

  * 그러나 정확하게 말하면 0℉는 얼음과 물과 염화나트륨의 혼합용액이 자연스럽게

    안정되어 평형이 되는 지점이며, 32℉는 염화나트륨 없이 물과 얼음의 혼합용액의

    평형상태를 이루는 점을 말합니다. 이들 숫자 표현은 처음에는 약간 맞지 않았으나

    나중에 수정되어서 현재의 형태로 되었습니다.

- 즉, 세 가지 온도 중 “화씨”가 가장 먼저 도입되었습니다.

* 젊은이들이 좋아하는 향수(香水)에 위와 같은 이름의 “화렌하이트(Fahrenheit)”가

  있는데 이는 크리스챤 디오르(Christian Dior) 회사에서 만든 향수상표이름입니다.

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4.  그래서 (K - C - F) 의 관계는,

< K = C - 273.16 >,

< C = 5/9 (F-32) >,

< F = 9/5C + 32 > 로서

따라서 “ 절대온도 Zero(0도) = Zero Degree K = Minus 273.16 Degree C

= Minus 459.68 Degree F "가 되어 처음에 말씀드린 내용입니다.

- 재미있는 것은 (섭씨 영하 40도 = 화씨 영하 40도)로 같습니다.

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* 저의 중학교 국어선생님 이야기

제가 중학교 때 국어선생님의 성함이 “00섭” 선생님이고 그 부인의 성함이 “XX화” 씨

이었는데, 두 분은 처음 만나서 연애할 때부터 서로의 호칭을 각각 이름의 끝 자를 따서

”섭씨“, ”화씨”로 부르기로 하였는데, 서로 그렇게 부르다 보니 서로가 천생연분이라는

것을 알고 결혼하여 잘 살았다고 합니다.

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* 영화 “화씨 9/11”

이 영화는 2004년 미국에서 “마이클 무어”감독에 의해 만들어진 영화로

원제 “Fahrenheit 9/11"을 말합니다.

이는 2001년 9월 11일의 미국 뉴욕시의 대참사를 계기로 만든 다큐멘터리 형식의 영화로

개봉되었을 때 전 세계적인 큰 관심을 모았습니다.

여기서 "화씨 911도“는 ”섭씨 488.3도“인데 ”진실과 정보가 소멸해버리는 순간“을

뜻한다고 합니다.

이 영화의 제목은 또한 1953년 발표되었던 미국의 “레이 브래드버리(Ray Bradbury)"의

공상과학소설 “화씨 451 (Fahrenheit 451)"에서 그 영감을 따왔다고 하는데 이 소설은

영국에서 1966년 영화화되기도 했습니다.

“화씨 451도 (섭씨 232.8도)”는 “책(종이)가 불타기 시작하는 온도”라는 뜻인데

책이 없어지면서 인간이 인간성을 잃고 인간의 감성과 생각에서 도피하게 된다는 뜻으로

마치 진시황의 “분서갱유(焚書坑儒)”를 연상케 합니다.

- 영화 화씨 9/11

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당초 온도를 재는 “온도계(溫度計)” 이야기도 곁들이려 했지만 글이 길어져서

다음기회로 넘기겠습니다.

다음에는 다시 “견과이야기”가 계속됩니다.

감사합니다. 

[김미현]

절대온도 ,섭씨, 화씨 잘 읽었습니다. 과학 수학쪽으로는 머리에 쥐가나는 단순형이라 끝까지 읽는데만도 대단한 인내심이 필요했다는거 아시죠? 전에는 시간나면 책을 많이 읽는편이었는데 요즘은 거의 손을놓고있는지라...인환님의 글이라도 열심히 읽으려구요..울딸이 이과지망인데 물리시험성적이 12점 나왔던데 이과적성맞나요? 그러면서 하는말 물리는안하고 생물하려한다던데 ㅋㅋ 이건 일급비밀인데 울딸은 자기말 다른데서 하는거 정말 싫어하거든요.비밀 지켜주세요.

[김인환]

위에 어려운 내용 없는데요... 따님이 몇점만점에 그 점수를 받았는지는 모르지만 중요한 것은 물리냐 화학이냐 생물이냐가 아니라 나중에 무엇을 할 것인가 이겠지요. 생물은 재미도 있고 이해하기도 쉽고 또 요즘 한참 각광받는 의약, 위생, 보건, 환경, 생태, 농업, 임업, 해양, 미생물 등등의 기초가 돠어서 너무 어려워 마시고 선택하시지요. 오히려 물리나 화학은 나중에 대학때나 사회에 나와서 보충해도 됩니다. 그런데 저는 고3 영어, 수학의 가정교사 경험이 여러해 있어서 따님의 진학상담해야겠네요, 저는 국어와 논슬도 잘 합니다. ㅋㅋ 문과에도 수학이나 물리이론이 필요한 과도 여럿 있습니다.

[이관찬]

학장님! 절대온도와 다른 두개와의 상관관계는 몰랐었는데 이번 강의로 학실히 알았습니다.감사 드리고 계속 수고 하세요.

[김인환]

고맙습니다. 앞으로도 궁금한 것들을 찾아서 올리도록 하겠습니다.

[주중관]

선배님의 전공이 드디어 빛을 발하기 시작하시는군요. 절대온도 얘기를 이렇게 부드럽게 듣다니..ㅎㅎ 선배님께서 예전에도 섭씨와 화씨 얘기 하시던 생각이 납니다. 딱딱한 얘기인데도 추억이 녹아 있으니 정겹군요. 켈빈의 절대온도 얘기 감사합니다. 좋은 주말 보내세요.

[김인환]

잘 읽어주셔서 고맙습니다. 그런데 제 전공하고는 관계가 없이 쓴 것이었는데.... 처음에 쓴대로 단지 재미있는 일이 있어서였습니다. 앞으로도 우리생활과 관련된 이야기를 자주 올리도록 하겠습니다.

[고수영]

형님!! 오늘 절대온도 잘 보았습니다. 한번 읽어서는 이해 하기가..... 자주 읽어서 이해 하도록 하겠습니다. 항상 명 강의를 접한다는것이 행복 합니다. 고맙습니다.

[김인환]

고박사님, 이거 제가 뭐 좀 안답시고 제 기준으로 썼습니다. 앞으로 주의하겠습니다. 별거 아니지만 수학식 나오면 머리아프지요? 모든 글을 좀 더 쉽게 쓰겠습니다.