##은 기브스 자유 에너지에 의해 결정되는데, 그 식은 아래와 같다. G = H - T S { displaystyle Delta G = Delta H - T Delta S } 따라서 온도에 따른 엔탈피 변화량과 엔트로피 변화량이 주어져 있다면 어떤 특정 온도에서 그 반응의 자발성을 예측할 수 있는데, G < 0 { displaystyle Delta G < 0 } 이면 정반응이 자발적으로 일어나고, G > 0 { displaystyle Delta G > 0 } 이면 역반응이 자발적으로 일어난다. G = 0 { displaystyle Delta G = 0 } 이면 반응은 평형 상태에 있게 된다. 반응속도 [ 편집 ] a A b B → c C d D { displaystyle aAbB to cCdD } 위와 같은 화학반응에서 반응속도는 아래와 같다. v = k [ A ] a [ B ] b { displaystyle v = k [ A ] ^ { a } [ B ] ^ { b } } 여기에서 [ A ] 는 A의 몰 농도, [ B ] 는 B의 몰 농도이고, k는 반응속도상수라고 한다.
단백질이 변형되어 기질과 잘 결합하지 못하게 될 수 있다. 따라서 효소의 활성도는 온도에 의존한다. 인체 내부에 있는 아밀라아제는 alpha - 아밀라아제인데, 최적온도는 체온 부근이다. 반면에 beta - 아밀라아제의 경우에는 박테리아, 곰팡이, 그리고 여러 식물들에 존재하는 효소인데, 최적온도는 약 섭씨 60도 부근이다. 이처럼 같은 효소라 할 지라도 구조가 다르면 최적온도가 다를 수 있다. 천문학 [ 편집 ] 천문학에서 온도는 천체를 종류별로 분류하는 데에 쓰이거나 우주 공간에 존재하는 복사의 종류를 나타낼 때 쓰인다. 천체들은 모두 흑체로 가정하며, 천체를 온도별로 분류하는 방법은 Harvard spectral classification이 있다. 주로 쓰이는 온도의 종류에는 아래와 같이 네 가지가 있다. [ 7 ] 유효온도 [ 편집 ] 별에서 방출되는 플럭스를 전 파장에 걸쳐 합친 플럭스, 즉 관측된 전체 플럭스와 동일한 양의 플럭스를 방출하는 흑체의 온도를 유효온도라고 한다. F = T e f f 4 { displaystyle F = sigma { T - { eff } } ^ { 4
병진운동와 운동에너지 [ 편집 ] 분자의 병진운동 충분히 큰 계 ( 통계역학적으로 충분한 입자 수를 갖추고 있는 ) 의 열역학적 온도는 입자들의 병진운동 속도의 평균 평방근에 비례한다. 입자의 병진운동은 x, y, z 총 세 개의 자유도를 통해 움직인다. 이 특정한 형태의 운동에너지를 역학적 온도라고도 정의한다. 병진운동은 열역학적 온도뿐만 아니라 압력과 부피에도 관계를 가지는데, 특히 이상기체에서 이상기체 상태방정식 P V = n R T { displaystyle PV = nRT } 를 유도해 낼 수 있다. [ 1 ] : 238 ~ 240 병진 운동에너지 뿐만이 아니라 진동운동이나 회전운동과 같이 에너지가 미시상태를 나타내는 변수의 제곱에 비례하는 자유도일 경우 그 자유도가 가지는 한 입자의 평균 에너지는 다음과 같이 온도와 볼츠만 상수의 곱의 절반으로 정해지게 된다. E f = 1 2 k T { displaystyle E - { f } = { frac { 1 } { 2 } } kT } 이는 에너지 등분배법칙 : " 이차식 형태 에너지의 한 자유도에 대한 평균 에너지는 1 2 k T { displaystyle { frac { 1
20℃라고 보건복지부와 질병관리본부는 발표한바있는데 이 역시 외부 온도와의 차이 그리고 내복이나 방한용품 착용을 활용한 체온조절 그리고 쾌적한 습도의 유지가 용이함등 현대적으로 개선되어온 과학적인 생활양식을 반영하고 있다. [ 20 ] 온도 범위 [ 편집 ] 국립환경과학원은 환경시험기준에서 온도표시에대해 다음과 같은 기준을 사용하고있다. [ 21 ] 온도표시 온도 범위 비고 냉수 15 ℃ 이하 상온 15 ℃ ∼ 25 ℃ 온수 60 ℃ ∼ 70 ℃ 열수 약100℃ 끓는물 함께 읽기 [ 편집 ] 국제 도량형 총회 기온 기브스 자유 에너지 끓는점 대류 앙투안 라부아지에 조제프 루이 게이뤼삭 맥스웰의 도깨비 볼츠만 상수 사디 카르노 삼중점 색온도 섭씨 어는점 에너지 등분배법칙 에너지 엔탈피 엔트로피 열 열기관 열역학 열전도 온도계 유효온도 일 자유도 자크 알렉상드르 세사르 샤를 절대 영도 절대온도 켈빈 통계물리 피에르시몽 라플라스 헬름홀츠 자유 에너지 흑체복사 각주 [ 편집 ] ↑ 가 나 다 라 마 Daniel V. schroeder. 《 An Introduction to thermal physics 》. Addison Wiesley Longman.
##측정 물체와 측온부가 열평형 상태에 이르렀을 때 감온부의 변화량을 측정함으로써 피측정 물체의 온도를 감지하는 방식이다. 이 방법에 의한 온도 계에서는 감온부와 측정대상의 접촉의 정도에 따라 측정정도 크기가 좌우된다. 그래서 측온부를 측정대상에 접촉 할 수 없는 경우는 측정이 불가능하며, 접촉에 의해서 측정대상이 영향을 받게 되는 경우는 큰 오차가 생긴다. 이와 같이 접촉방식을 이용한 온도계로는 유리제온도계, 압력식온도계, 열전대, 바이메탈식 온도계, 저항식 온도계 등이 있다. 비접촉법 [ 편집 ] 피측정 물체에 감온부를 직접 접촉하지 않는 상태에서 피측정 물체로부터 나오는 빛 또는 열을 감지하여 온도와 빛, 열 에너지와의 일정한 관계를 이용하여 온도를 측정하는 측정방식이다. 측정대상으로부터 방출된 에너지의 강도는 절대온도의 4승에 비례하기 때문에 1000 ℃ 이하의 온도 범위에서는 측정정도가 나쁘나, 장점으로는 움직이는 피측정 대상 및 검출하고자 하는 대상이 보이기만 하면은 쉽게 접촉하지 않고 온도를 측정할 수 있다. 비접촉 방식에 의한 온도계
온도를 32 F, 물이 끓는 온도를 212 F로 두고 이 사이의 온도를 180등분 하여 정한 것이다. 섭씨, 화씨, 켈빈, 랭킨 간의 환산 관계 [ 편집 ] 섭씨→화씨 : F = C x ( 9 / 5 ) 32 섭씨→켈빈 : K = C 273. 15 화씨→섭씨 : C = ( F - 32 ) x ( 5 / 9 ) 화씨→켈빈 : K = ( F - 32 ) / 1. 8 273. 15 화씨→랭킨 : R = F 459. 2 켈빈→섭씨 : C = K - 273. 15 켈빈→화씨 : F = ( K - 273. 15 ) x 1. 8 32 켈빈→랭킨 : 1 K = 1. 8 R 음의 온도 [ 편집 ] 음의 온도란 절대 영도 ( 0K ) 보다 낮은 온도를 말한다. 열역학 제3법칙에 따르면 절대 0도보다 낮은 온도는 존재할 수 없다. 하지만 가능한 에너지의 상태가 제한되어 있는 전자와 핵의 스핀을 양자역학적 관점에서 봤을 때, 절대 영도보다 작은 음의 온도를 만드는 것은 충분히 가능한 일이다. 다만 이것은 거시적 관점에서의 온도에는 해당되지 않고, 에너지 등분배의 법칙에 따라 에너지를 서로 교환하거나 하
##이 보이기만 하면은 쉽게 접촉하지 않고 온도를 측정할 수 있다. 비접촉 방식에 의한 온도계측에 사용되는 것으로는 방사온도계, 광고온계, 색온도계, 적외선온도계 ( 열선 ) 등이 있다. 단위 [ 편집 ] 온도의 단위로는 여러 가지가 있는데 현재 국제 표준화 기구 ( ISO ) 에서는 국제단위계 ( International System of Unit, SI ) 로 켈빈 ( K ) 을 사용하고 있다. 켈빈 ( K ) 은 절대 온도를 측정하므로, 0K은 절대 영도 ( 이상 기체의 부피가 0이 되는 온도 ) 이다. 이뿐만 아니라 각자 측정방법에 따라 기준을 다르게 잡아 섭씨 ( ℃ ), 화씨 ( F ) 라는 온도 단위도 있다. 섭씨온도는 1742년 스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스가 처음으로 제안하였으며 이는 1atm 에서의 물의 어는점을 0℃, 끓는점을 100℃로 두고 그 사이를 100등분 하여 정한 것이다. 화씨온도는 독일의 다니엘 가브리엘 파렌하이트의 이름을 딴 온도 단위이며, 이는 1atm에서 물이 어는 온도를 32 F, 물이 끓는 온도를 212 F로 두고 이 사이의 온도를 180등분 하여 정한 것이다. 섭씨,
##랑크 법칙을 통해 계산할 수 있다. 운동온도 [ 편집 ] 일정한 온도를 가지는 분자들은 열운동을 한다. 그 열운동에 의해 생기는 속도 때문에 분자들 사이에 속도 차이가 생기게 되고, 도플러 효과가 생기는데 이 효과를 열적 도플러 확장이라 한다. 열적 도플러 확장에서 파장 변화는 다음과 같은 식에 의해 계산될 수 있다. 0 = v c { displaystyle { frac { Delta lambda } { lambda - { 0 } } } = { frac { Delta v } { c } } } 이렇게 해서 계산된 분자들의 열운동에 의한 속도 차이는 분자들의 평균 속력 또는 평균 평방근 ( root mean square ) 속력의 두 배가 된다. 그 속도 차이가 평균 평방근 속력의 두 배라고 가정한다면 기체 분자의 운동에너지 식에 따라 운동온도는 아래와 같이 된다. T k = m v r m s 2 3 k, v r m s = v 2 { displaystyle T - { k } = { frac { mv - { rms } ^ { 2 } } { 3k } }, v - { rms } = { frac {
{ T - { 1 } } } = { frac { V - { 2 } } { T - { 2 } } } } 조제프 루이 게이뤼삭은 실험 자료를 바탕으로 절대 영도가 - 273 C에 있을 것이라 예측했고 기체 팽창 계수에 대해 처음으로 273이라는 수를 쓰기 시작했다. 카르노의 열기관 고안 [ 편집 ] 니콜라 레오나르 사디 카르노 ( Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1796 ~ 1832 ) 카르노 순환의 압력 - 부피 그래프 1824년에 사디 카르노는 고온에서 저온으로 열이 흐르면서 일을 할 수 있는 열기관을 고안해낸다. 이 열기관은 카르노 순환을 따르는데 카르노 순환이란 과정 1에서 기체가 고온 A에서 열을 받아 등온 과정을 거쳐 팽창하며 과정 2에서는 A를 제거하고 단열 과정을 거쳐 팽창한다. 그 다음 과정 3에서는 저온 B에 열을 내보내며 다시 등온 과정을 거치며 수축한다. 마지막으로 과정 4에서는 B를 제거한 후 단열 과정으로 수축시켜 다시 초기 상태로 되돌리고 이 순환과정을 카르노 순환이라고 한다. 그리고 이 카르노 순환을 따르는 열기관의 효율은 고온의 온도와 저온의 온도에만 의존한다는 것을 보인다. 톰슨의 절대 온도 [ 편집 ] 윌리엄 톰슨 ( William Thom
1 e h k T - 1 { displaystyle I ( nu, T ) = { frac { 2h nu ^ { 3 } } { c ^ { 2 } } } { frac { 1 } { e ^ { frac { h nu } { kT } } - 1 } } } I (, T ) = 2 h c 2 5 1 e h c k T - 1 { displaystyle I ( lambda, T ) = { frac { 2hc ^ { 2 } } { lambda ^ { 5 } } } { frac { 1 } { e ^ { frac { hc } { lambda kT } } - 1 } } } 온도의 과학에서의 쓰임 [ 편집 ] 온도는 물리학 외의 다른 과학 분야에서도 많이 쓰이는 물리량이다. 그 중 대표적인 것은 화학에서의 반응속도, 생물학에서의 효소의 활성온도, 천문학에서의 천체의 표면온도 등이 있다. 화학 [ 편집 ] 아래는 화학에 대한 내용이다. [ 6 ] 반응의 자발성 [ 편집 ] 화학반응의 자발성은 기브스 자유 에너지에 의해 결정되는데, 그 식은 아래와 같다. G = H - T S {
온도(溫度, 라틴어·스페인어·포르투갈어: temperatura, 독일어: Temperatur, 영어·프랑스어: temperature)는 물질의 뜨겁고 찬 정도를 나타내는 물리량이다. 온도는 물리학에서 가장 기초적이고 중요한 물리량 중 하나이다. 온도는 일반적으로 다음 두 가지 방법으로 정의된다. 일반적인 정의의 온도는 온도의 경험적인 개념과, 독립적인 온도의 존재성을 보장하는 열역학 법칙중 제 0법칙에 기초한다. 일반적인 정의의 온도는 일정한 기준을 통해 만들어진 온도계로 측정되는 값이다. 열역학적 정의의 온도는 19세기 중반 열기관과 열역학에서 이어지는 통계역학이 발전되면서 에너지와 엔트로피간의 이해가 높아지면서 파생되어 나왔다. 열역학적 정의의 온도는 에너지를 엔트로피로 편미분한 값으로 나타내지며, 다양한 기초적인 물리법칙과 근본적으로 관련되어있다. 열역학적 정의의 온도는 계의 평형이 이뤄지지 않으면 정의할 수 없다. 온도의 국제 단위는 켈빈(K)이다. 켈빈은 물의 삼중점의 열역학적 온도의 1/273.16으로 정의된다. 일반적인 정의에 사용되는 온도 기준에 열역학적 정의의 온도를 사용함으로써 일반적인 정의의 온도라도 물리학적인 의미, 다양한 기초적인 물리법칙과의 관련성을 만들 수 있다.