[물리학] 온도와 열에 대해서

1. 온도와 입자 운동

온도(temperature)란 물질의 뜨겁고 찬 정도를 나타낸다. 온도는 크게 섭씨온도(Celcius temperature), 화씨온도(Fahrenheit temperature), 절대온도(Kelvin temperature)로 구분한다. 섭씨온도는 물의 녹는점과 어는점을 기준으로 고안된 온도 체계이다. 섭씨온도와 화씨온도, 절대온도에 관한 상대적인 관계식은 아래와 같다.

그림 1. 열평형(heat expansion)
2. 열평형
열(heat)이란 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동하는 에너지를 말한다. [그림 1]에서 보는 것처럼 온도가 다른 두 물체가 접촉할 경우, 온도가 높은 물체에서 온도가 낮은 물체로 열이 이동한다. 시간이 지나면 오랜 시간 후에 두 물체의 온도는 같아진다. [그림 1]을 통해 열역학 제2법칙이 성립됨을 알 수 있다. 열역학 제2법칙이 의미하는 바는 엔트로피(무질서도)는 항상 증가한다는 것이다. 이는 우리 경험을 통해서도 인식할 수 있다. 이를테면, 주전자에 물을 끓이면 초기에 주전자와 주전자에 담긴 물은 매우 뜨겁지만, 시간이 지남에 따라 주변 온도와 같아진다. 이는 주전자와 주전자에 담긴 물에서 주변으로 열과 에너지가 이동하는 것이다. 이는…