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뢰머도

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목차

1. 개요

뢰머도는 1701년 올레 뢰머가 제안한 온도 척도이다. 0도를 염수의 어는점으로, 물의 끓는점을 60도로 정의했다. 물의 어는점은 7.5도로 재정의되었다. 뢰머도는 섭씨 온도와 다음과 같은 관계를 가진다: Rø = (21/40)C + 7.5. 뢰머도는 뉴턴도와 함께 최초로 보정된 척도로서 역사적으로 중요하며, 파렌하이트가 화씨 온도계를 개발하는 데 영향을 미쳤다.

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뢰머도

2. 온도 측정

뢰머도는 처음에 냉동 염수를 사용하여 0도로 설정되었다. 물의 끓는점은 60도로 정의되었다. 이후 뢰머는 순수한 물의 어는점이 이 두 점 사이의 대략 1/8(약 7.5도)이라는 것을 알고, 온도 눈금의 아래 고정점을 물의 어는점으로 정확히 7.5도로 재정의했다. 이러한 정의는 눈금이 크게 바뀌지는 않았지만 순수한 물을 기준으로 정의하여 쉽게 교정할 수 있게 되었다. 따라서 이 척도의 단위인 뢰머 온도는 켈빈 또는 섭씨 온도의 40/21이다. 기호는 때때로 °R로 표시되지만 열씨 온도 및 란씨 온도에도 때때로 사용되기 때문에 다른 기호인 '''°Rø'''가 선호되어 사용되고 있다.[5]

뢰머 눈금은 뉴턴 온도와 함께 최초로 캘리브레이트 된 척도로, 역사적으로 중요하다. 종전의 온도계는 온도가 상승하는지 하강하는지에 대한 표시만 제공했으며, 그마저도 매우 부정확했다. 예를 들어 온도계의 상단 및 하단 표시는 일반적으로 현재 연도의 가장 더운 날과 가장 추운 날로 각각 설정되었으며, 이는 해마다 달랐다.[5] 두 개의 기준점 사이에 동일한 간격의 보정 표시가 있는 두 개의 기준점을 사용한다는 개념은 완전히 새로운 것이었다.

뢰머는 갈릴레오의 온도계에 익숙하여 온도계가 온도뿐 아니라 기압의 영향을 받기 때문에 정확도가 크게 떨어진다는 것을 알았다. 그는 토스카나의 페르디난트 2세가 고안한, 압력 변화에 영향을 받지 않도록 밀봉된 유리관에 액체를 넣는 아이디어를 따랐다. 뢰머의 온도계는 그가 사용한 유체의 개선이기도 했다. 그는 포도주 형태로 편리하게 구할 수 있는 알코올과 물의 혼합물을 사용했다. 이것은 순수한 알코올의 낮은 끓는점과 순수한 물이 어는점 근처에서 발생하는 큰 비선형성의 단점을 모두 피할 수 있었다.[6][7]

2. 1. 다른 온도와의 관계

'''온도 단위 비교'''
켈빈섭씨화씨랭킨도드릴도뉴턴도레오뮈르도뢰머도
절대 영도0−273.15−459.670559.725−90.14−218.52−135.90
지구 표면의 최저 기온 (※1)183.95−89.2−128.56331.11283.8−29.436−71.36−39.33
파렌하이트의 냉각제255.37−17.780459.67176.67−5.87−14.22−1.83
물의 융점 (표준 상태 하)273.15032491.67150007.5
지구 표면의 평균 기온2881559518.67127.54.951215.375
인간의 평균 체온309.9536.898.24557.9194.812.14429.4426.82
지구 표면의 최고 기온 (※2)329.8556.7134.06593.7364.9518.71145.3637.268
물의 비점 (표준 상태 하)373.15100212671.670338060
티타늄의 융점1941166830343494−23525501334883
태양의 표면 온도58005526998010440−8140182344212909






뢰머도(Rø)와 섭씨(C)의 관계는 다음과 같다.

: \mbox{Rø} = \frac{21}{40}C + 7.5

: C = \frac{40}{21}(\mbox{Rø} - 7.5)

3. 역사적 중요성

뢰머 눈금은 더 이상 사용되지 않지만, 뉴턴 온도와 함께 최초로 보정된 척도였다는 점에서 역사적으로 중요하다.[5] 이전의 온도계는 온도가 오르내리는 것만 보여주었을 뿐, 정확도는 매우 떨어졌다. 예를 들어, 온도계의 상단과 하단 표시는 보통 그 해의 가장 더운 날과 가장 추운 날로 설정되었는데, 이는 해마다 달랐다.[5] 두 기준점 사이에 동일한 간격으로 보정된 표시를 사용하는 것은 완전히 새로운 개념이었다.

뢰머는 갈릴레오의 온도계에 익숙했고, 온도계가 온도뿐만 아니라 기압의 영향도 받기 때문에 정확도가 크게 떨어진다는 것을 알고 있었다. 그는 토스카나의 페르디난트 2세가 압력 변화에 영향을 받지 않도록 밀봉된 유리관에 액체를 넣는 아이디어를 따랐다. 뢰머는 또한 사용하는 유체를 개선했다. 그는 포도주 형태로 쉽게 구할 수 있는 알코올과 물의 혼합물을 사용했다. 이는 순수 알코올의 낮은 끓는점과 순수 물이 어는점 근처에서 보이는 큰 비선형성 문제를 모두 피할 수 있게 해주었다.[6][7]

뢰머의 눈금은 뢰머의 공책인 《Adverseria》가 1910년에 발견되어 출판되지 않았더라면, 그리고 다니엘 가브리엘 파렌하이트와 헤르만 보어하브 사이의 서신이 1936년에 발견되지 않았더라면 역사 속으로 사라졌을 것이다. 이 문서들은 뢰머의 연구가 젊은 온도계 및 기압계 제작자이자 판매자였던 파렌하이트에게 중요한 영향을 미쳤음을 보여준다.[1]

1708년, 파렌하이트는 코펜하겐에서 뢰머를 방문하여 뢰머의 온도계 연구를 접했다. 뢰머는 또한 파렌하이트에게 정확한 온도계에 대한 수요가 높다고 말했다.[2] 이 방문은 파렌하이트가 온도계를 개선하려는 강한 열정을 불러일으켰다.[4]

1713년까지 파렌하이트는 0도에서 24도까지의 눈금을 가진, 뢰머의 눈금을 많이 참고한 자체 온도계를 제작했지만, 각 도는 4등분되었다.[2][3] 어느 시점에서 4등분된 도는 정수가 되었고, 파렌하이트는 뢰머의 눈금을 수정하여 어는점을 7.5도에서 8도로 변경했는데, 이는 4를 곱하면 파렌하이트 눈금에서 32도가 된다.[4] 22.5도는 90도가 되었겠지만, 파렌하이트는 계산을 더 쉽게 하기 위해 이를 24도(4를 곱하면 96도)로 반올림했다.[2]

파렌하이트가 정확한 온도계 제작을 완성한 후, 그 사용이 널리 퍼졌고 화씨 온도는 오늘날 미국과 소수의 다른 국가에서 여전히 사용되고 있다.

참조

[1] 간행물 Fahrenheit and Roemer Washington Academy of Sciences 1946-11-15
[2] 서적 Fahrenheit's Letters to Leibniz and Boerhaave https://brill.com/di[...] Rodopi 1983
[3] 문서 Survey of medical technology University of Michigan 1978
[4] 서적 A history of the thermometer and its use in meteorology http://archive.org/d[...] Johns Hopkins Press 1966
[5] 서적 A to Z of Scientists in Weather and Climate Infobase Publishing 2009
[6] 서적 Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century Greenwood Publishing Group 2003
[7] 서적 Meteorology: Predicting the Weather The Oliver Press, Inc. 2003
[8] 문서 Survey of medical technology University of Michigan 1978


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