분야
hwp섭씨온도(C) -273 -196 -173 -73 0 27
절대온도(K) 4.2 20 77 100 195 200 273 300K
냉매 액체 액체 액체 드라이 얼음 상온
헬륨 수소 질소 아이스
(1) 저온 (Low Temp.)의 정의
저온이란 헬륨 가스의 1 기압 하에서 가지는 액화 온도인 절대온도 4.2K를 기준으로 그 이하의 극저온 온도 영역을 말한다.
어떤 온도하에서의 물질은 그 절대온도에 정확히 비례하는 열에너지를 갖으며 그 에너지에 해당하는 다양한 형태의 운동을 하고 있다. 이 열에너지의 크기는 물체를 이루는 단위 입자 및 그들 사이의 상호 작용 에너지와 비등한 정도의 것으로 어떤 온도하에서 관찰되는 물리의 특성은 그 물질 고유의 특성에다 열에너지에 의한 주변 환경의 영향을 포함하고 있는 것이 된다. 저온에서는 열에너지가 최소화 됨으로 해서 물질 고유의 성질을 측정할 수 있게 되고 또한 온도의 변화를 줌으로 해서 열에너지의 영향을 관찰할 수도 있게 된다. 화려한 옷으로 치장한 여인의 모습을 상온이라 한다면 저온이란 발가벗은 알몸에 비교될 수 있고, 그 본래의 모습과 더불어 옷을 하나 하나 입혀가면서 변해가는 모습을 관찰하는 것이 저온 물성 연구라고 할 수 있다.
http://madang.ajou.ac.kr/~djcho/저온물리학.hwp
(2) 절대온도, 화씨온도, 섭씨온도
1) 절대온도
켈빈온도 또는 열역학적 온도라고도 한다. 1848년 켈빈(W.톰슨)이 도입하였다. 기호는 K(켈빈)으로 표시한다. 열역학 제2법칙에 따라 정해진 온도로, 이론상 생각할 수 있는 최저온도를 기준으로 하여 온도단위를 갖는 온도를 말한다. 국제도량형위원회는 모든 온도 측정의 기준으로 절대온도를 채택하고 있다. 그 특징은 섭씨·화씨·열씨 온도 등과는 달리 물질의 특별한 상태와 관계없다는 것이다.
온도눈금의 간격을 정할 때, 예전에는 물의 녹는점과 끓는점을 기준으로 해서 100등분한 것을 1도의 온도차로 정한 2정점법을 채택했지만, 1954년 국제도량형총회에서 물의 삼중점(기체상·액체상·고체상의 평형점)을 273.16K로 정하고, 이를 기준으로 하여 열역학적 온도의 수치를 정하는 1정점법을 채택하였다. 이에 따라 측정한 물의 녹는점은 273.15K, 끓는점은 373.15K이다. 또 절대영도는 열역학적으로 생각할 수 있는 최저온도로서 분자의 열운동이 이 온도에서는 완전히 정지한다.
통계역학적으로 엔트로피를 알면 절대온도 T를 구할 수 있다. 또 원자·분자 등 열운동 평균에너지는 1자유도당 kT/2(k는 볼츠만상수)이다. 한편 열역학적 절대온도 표시 대신 그와 가까운 온도수치를 구하는 방법으로서 온도의 6정점과 각 정점간 온도측정을 내용으로 하는 국제실용온도표시법이 규정되어 있다.
2) 화씨온도
파렌하이트 온도라고도 한다. 17세기 북이탈리아에서 액체를 봉입한 유리제 온도계를 발명하였다. 그 기술을 활용하여 1920년 독일의 파렌하이트가 최초로 사용하기 시작한 온도눈금으로, 이 때부터 온도 계측이 가능하게 되었다. 화씨는 중국음에 맞춘 단어이다. 국가별로는 영국이나 미국에서 주로 사용하며, 과학적으로 이 온도눈금을 사용하는 경우는 많지 않다. 단위는 ℉를 사용한다.
1기압의 대기에서 물의 어는점(0℃)을 32℉ 끓는점(100℃)을 212℉로 정하고, 이를 180 등분한 눈금이다.
