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열의 일반적인 특성, 온도계의 종류, 온도의 종류와 변환공식

학습포인트

한랭과 온열의 특성과 인체에 미치는 영향을 이해하여야 하며, 열의 특성과 이동방법, 온도계와 온도 변환, 체온조절중추와 조절 방법, 한랭과 온열의 효과 등이 자주 출제된다.

중요포인트

출제연도

열의 특성

20

열의 이동방법

20 21

온도계와 온도 변환

20 21 22

체온조절중추와 조절 방법

20 21 23 24

한랭과 온열의 효과

21

열

•물체를 구성하고 있는 분자들의 무질서하고, 불규칙적인 운동에너지

•물체의 상태나 온도를 변화시키는 근원이 되는 것

온도

•물체가 가지고 있는 열에너지의 양

•열의 수준을 설명하는 용어로 인체의 피부에 존재하는 특수한 온도 수용기에 의해 평가

열량

1 g의 물을 1℃ 상승시키는 데 필요한 열의 양

비열

•어떤 물질 1 kg의 온도를 1 K 올리는데 필요한 열량

•물 ＞ 얼음 ＞ 파라핀 ＞ 수은

•물: 1 cal/g·K

•철: 0.107 cal/g·K

•카드뮴: 0.055 cal/g·K

•게르마늄: 0.077 cal/g·K

•금: 0.0308 cal/g·K

•공기: 0.24 cal/g·K

•얼음: 0.487 cal/g·K

•증기(1 psia): 0.349 cal/g·K

•황동: 0.092 cal/g·K

•알코올(0℃): 0.55 cal/g·K

•석유: 0.5 cal/g·K

•콘크리트: 0.27 cal/g·K

•알루미늄: 0.22 cal/g·K

•대리석: 0.21 cal/g·K

수은 온도계

•가장 많이 사용되는 있는 온도계

•물이 어는점을 0℃로 하고, 끓는점을 100℃(기압 760 mmHg)로 하여 그 사이를 100등분한 것

•수은을 온도계에 사용하는 이유

– 수은은 비교적 순수한 물질임

– 수은은 유리관을 적시지 않음

– 액체상태를 유지하는 온도의 범위가 넓음

– 비열이 작음

– 열의 양도체이므로 전체가 균일하게 순간적으로 가열

– 수은은 불투명하여 유리관 내의 수은주가 잘 보임

알코올 온도계

•에틸알코올의 열팽창(1℃ 상승 시마다 약 1/500씩 부피 증가)을 이용

•눈금을 읽는 데 편리하도록 착색제 사용

•알코올은 끓는점이 78.5℃이고 녹는점은 –114.5℃이므로 낮은 온도를 측정하는 데 적당

•수은 온도계보다 정확도가 떨어짐

기체 온도계

•온도측정이 기본이 되는 온도계로서 연구적으로 취급

•기체는 헬륨, 수은, 네온, 질소 등이 사용됨

저항식 온도계

도체, 반도체의 고유 저항값과 온도 의존성이 일정하게 변하는 성질을 이용하여 측정

열전식 온도계

금속의 자유전자의 밀도가 다르고, 고온이 될수록 그 밀도는 증가하는 원리를 이용

광고온계

물체의 열복사 가시영역의 하나인 파장역에 대한 휘도(輝度)를 관측해서 휘도온도를 측정하는 복사온도계

광전관 고온계

고온물체의 표면이나 불꽃으로부터 복사되는 빛을 광전관으로 받아 전류로 변환시키는 방식의 고온계

적외선 온도계

•온도를 가진 모든 물체는 그 온도에 해당되는 파장의 적외선을 방사

•물체가 방출한 방사 에너지를 전기량으로 변화시켜 온도를 측정

섭씨 온도(℃)

1기압 하에서 물의 어는점을 0℃, 끓는점을 100℃로 하여 그 사이를 100 등분

화씨 온도(℉)

1기압 하에서 물의 어는점을 32℉, 끓는점을 212℉로 하여 그 사이를 180 등분

절대 온도(K)

–273℃(절대영도), T = 273 + t℃

섭씨(℃) → 화씨(℉)

℉ = 9/5℃ + 32

화씨(℉) → 섭씨(℃)

℃ = 5/9(℉–32)