섭씨도
1742년 스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스는 고정점이 두 개인 온도계를 설명했다. 그의 온도계에서는 물이 0에서 끓고 눈이 100에서 녹았다. 따뜻할수록 숫자가 작았다.
3년 뒤 칼 린네가 웁살라의 온실을 위해 눈금을 뒤집은 온도계를 주문했고, 그 눈금이 자리 잡았다. 셀시우스는 또 하나를 알아챘다. 눈은 어디서나 같은 온도에서 녹지만, 물은 기압에 따라 끓는 온도가 다르다. 오늘날 섭씨도는 켈빈을 통해 정의되며, 0 °C는 정확히 273.15 K이다.
| 기호 | °C |
| 정의 | t = T − 273.15 K, 1도의 크기는 켈빈과 같다 |
| 물의 기준점 | 얼음의 녹는점 0.00 °C · 삼중점 0.01 °C · 끓는점 99.97 °C(101.325 kPa) |
| 도입 | 1742년, 웁살라 · 명칭 ‘섭씨도’ — CGPM 1948 |
| 규격 | ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. · ITS-90 |
| 대표 값 | −89.2 °C — 최저 기온 기록, 남극 · 37 °C — 체온 · 1538 °C — 철이 녹는다 |
01 · 정의
같은 켈빈인데 0점만 다른 자리에 있다
섭씨온도 t는 열역학 온도 T를 273.15 K만큼 옮긴 것이다. 1섭씨도는 1켈빈과 크기가 같다. 그래서 온도 차는 두 단위에서 같은 숫자로 쓴다.
이제 물은 눈금을 정하지 않는다. 표준 기압에서 얼음은 0.00 °C에서 녹고, 물의 삼중점은 0.01 °C, 끓는점은 정확히 100이 아니라 99.97 °C이다. 이 소수점 아래의 몫은 고정점을 먼저 정밀하게 다듬었다가 나중에 버린 흔적이다.
왜 셀시우스에게는 끓는 물이 0이었을까
똑같은 온도계 두 개가 나란히 서 있고, 액주의 높이는 언제나 같다. 다른 것은 글자뿐이다. 왼쪽은 100이 녹는 눈에 있는 1742년 눈금, 오른쪽은 오늘날의 눈금이다. 파란 선은 눈, 빨간 선은 끓는 물이다.
섭씨 눈금의 0점은 열이 없는 곳이 아니라 얼음이 녹는 곳으로 정했다. 이런 숫자는 나눌 수 없다. 켈빈으로 20 °C는 293.15 K, 10 °C는 283.15 K이다. 비는 1.035로, 겨우 3.5퍼센트 따뜻할 뿐이다. 반면 온도 차는 정직하다. 10 °C와 10 K는 같은 것이다.
온도계의 0과 100은 어디에 있나
유리관에는 눈금이 없다. 셀시우스처럼 직접 새겨야 한다. 온도계를 녹는 눈에 넣고 0을 표시한 다음, 끓는 물에 넣고 100을 표시한다. 황토색 선이 당신의 표시이고, 그 사이를 기기가 스스로 열 칸으로 나눈다. 왼쪽은 눈이 담긴 컵, 오른쪽은 버너 위의 냄비와 기압계다. 가운데 산은 그곳의 높이를 보여 준다. 높을수록 기압이 낮고 물이 일찍 끓는다. 에베레스트에서 100을 표시하고, 방 안에서 온도계가 몇을 가리키는지 보라.
온도계를 녹는 눈에 넣고 액주가 멈출 때까지 기다린다. 그 자리가 0이 된다.
02 · 환산
| 단위 | 값 | 고정점 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
−40에서는 섭씨 눈금과 화씨 눈금이 같은 숫자를 가리킨다.
1742년의 들릴과 셀시우스는 아래쪽으로 셌다. 뜨거울수록 숫자가 작았다.
1 °C의 차는 언제나 1 K, 1.8 °F와 같다.
03 · 크기의 차수
04 · 측정 기기
05 · 표기 규칙
06 · 이웃 단위
07 · 역사 부문
셀시우스는 가장 중요한 것을 확인했다. 눈은 웁살라에서도 스웨덴 북부에서도 같은 온도에서 녹지만, 끓는점은 기압에 따라 달라진다. 그는 기압계 높이에 따른 보정을 제안했다. 그래서 100도는 표준 기압에서만 표시했다.
1954년 기준점은 물의 삼중점 273.16 K, 곧 0.01 °C로 옮겨졌다. 2019년부터 켈빈은 볼츠만 상수 k = 1.380 649·10⁻²³ J/K로 정의된다. 물은 이제 아무것도 정하지 않지만, 0 °C = 273.15 K라는 관계는 정의에 따라 정확하게 남았다.
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