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섭씨의 두 고정점을 이용한 온도계 교정
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Penny

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Penny

29. 4월 2026DK
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섭씨의 두 고정점을 이용한 온도계 교정

1742년, 안데르스 셀시우스 — 웁살라 대학교의 스웨덴 천문학자 — 는 스웨덴 왕립과학원에 논문을 발표하여 두 가지 재현 가능한 기준점에 기반한 온도 눈금을 제안했습니다: 물의 어는점과 끓는점. 그의 핵심 통찰은 이러한 상전이가 표준 대기압(760 mmHg / 101.325 kPa)에서 고정되고 보편적인 온도에서 발생한다는 것이었습니다.

셀시우스의 원래 눈금은 오늘날 사용하는 것과 반대였습니다: 그는 끓는점을 0°, 어는점을 100°로 지정했습니다. 이 눈금은 그의 사망(1744년) 후 뒤집어졌으며, 아마도 칼 린네 또는 기구 제작자 다니엘 에크스트룀에 의해서였습니다.

이 절차는 세심한 기술이 필요합니다 — 수은은 각 기준점에서 완전한 평형에 도달해야 합니다. 셀시우스는 27 mmHg의 압력 변화가 끓는점을 약 1°C 이동시킨다고 기록했습니다.

중급
90-120 minutes

안내

1

모세관 유리관과 수은 저장소 수집

길이 약 30cm의 좁은 구멍(모세관) 유리관을 선택하세요. 한쪽 끝이 밀봉되고, 밀봉된 끝에 작은 구근 저장소가 불어 넣어진 것입니다. 수은은 이 범위에서 온도에 따라 선형적으로 팽창하므로 균등 분할 눈금에 이상적입니다. 셀시우스는 알코올 대신 수은을 사용했는데, 수은은 유리를 적시지 않고 0°C에서 100°C 사이에서 거의 선형적인 팽창 계수를 갖기 때문입니다.

이 단계의 재료:

MercuryMercury5 ml

필요한 도구:

Capillary Glass TubeCapillary Glass Tube
2

가열하고 뒤집어 구근에 수은 채우기

유리 구근을 부드럽게 가열하여 갇힌 공기를 팽창시킨 다음, 열린 끝을 수은 접시에 뒤집으세요. 구근이 식으면서 대기압이 수은을 관 안으로 밀어 올립니다. 구근과 관의 일부가 기포 없는 연속적인 수은 기둥으로 채워질 때까지 반복하세요.

필요한 도구:

Alcohol BurnerAlcohol Burner
3

관의 열린 끝 밀봉하기

채워진 후, 불꽃으로 유리를 녹여 모세관의 열린 끝을 밀봉하세요. 수은 기둥은 이제 밀폐 시스템 안에 갇혀 있습니다.

필요한 도구:

Alcohol BurnerAlcohol Burner
4

얼음-물 평형 수조 준비하기

붕규산 유리 비커에 부순 얼음을 채우고 얼음 조각 사이의 틈을 채울 만큼의 증류수를 추가하세요. 부드럽게 저으세요. 이것은 정확히 0°C(빙점)에서 안정적인 평형을 만듭니다.

이 단계의 재료:

Distilled WaterDistilled Water500 ml
Crushed IceCrushed Ice1 kg

필요한 도구:

Borosilicate Glass BeakerBorosilicate Glass Beaker
5

온도계를 얼음 수조에 담그기

수은 구근을 얼음-물 혼합물에 완전히 잠그세요. 수은이 완전히 평형에 도달하도록 최소 5분간 안정시키세요.

6

관에 어는점 수준 표시하기

수은이 완전히 평형 상태일 때, 다이아몬드 팁 스크라이버나 미세 유성 마커를 사용하여 수은 기둥의 꼭대기에 정확히 유리관 위에 기준선을 긋으세요.

필요한 도구:

Diamond ScriberDiamond Scriber
7

기압계를 읽어 표준 대기압 확인하기

끓는점을 설정하기 전에 수은 기압계를 확인하세요. 표준 대기압은 760 mmHg(101.325 kPa)입니다. 셀시우스는 물의 끓는점이 압력 변화 1 mmHg당 약 0.037°C 이동한다고 기록했습니다.

필요한 도구:

Mercury BarometerMercury Barometer
8

플로렌스 플라스크로 끓임 장치 설치하기

플로렌스 플라스크에 증류수를 반쯤 채우고 알코올 버너 위의 링 스탠드에 올려놓으세요. 수은 구근이 수면 바로 위의 증기 공간에 위치하도록 온도계 관을 고정하는 클램프를 부착하세요.

이 단계의 재료:

Distilled WaterDistilled Water300 ml

필요한 도구:

Florence FlaskFlorence Flask
Alcohol BurnerAlcohol Burner
Utility ClampUtility Clamp
9

물을 안정적이고 강한 끓음으로 가열하기

알코올 버너에 불을 붙이고 물을 지속적이고 강한 끓음까지 가열하세요. 끓음이 안정될 때까지 기다리세요.

10

증기 속에서 수은이 평형에 도달하게 하기

온도계가 증기 기둥에 위치한 상태에서, 수은이 더 이상 올라가지 않고 안정될 때까지 3-5분 기다리세요.

11

관에 끓는점 수준 표시하기

수은 기둥의 꼭대기에 두 번째 기준선을 긋거나 표시하세요.

필요한 도구:

Diamond ScriberDiamond Scriber
12

두 표시 사이의 거리 측정하기

정밀 자 또는 디바이더를 사용하여 어는점 표시와 끓는점 표시 사이의 정확한 거리를 밀리미터 단위로 측정하세요. 이 거리는 기본 간격 — 100도의 온도 변화를 나타냅니다.

필요한 도구:

Steel RulerSteel Ruler
13

간격을 100등분하기

전체 간격을 100으로 나누어 각 도의 길이를 계산하세요. 이 간격으로 설정한 디바이더를 사용하여 어는점에서 끓는점까지 관을 따라 각 도를 표시하세요.

필요한 도구:

Steel RulerSteel Ruler
Diamond ScriberDiamond Scriber
14

0°C 아래와 100°C 위로 눈금 확장하기

어는점 표시 아래(음의 온도)와 끓는점 표시 위로 관이 허용하는 한 같은 동일 간격을 계속하세요. 수은 온도계는 약 −39°C에서 약 356°C까지 신뢰할 수 있습니다.

15

정확도 확인: 얼음 수조에 다시 담그기

완성된 온도계를 얼음-물 수조에 다시 넣고 수은이 0°C 표시와 정확히 일치하는지 확인하세요.

16

정확도 확인: 증기에 다시 담그기

온도계를 끓는 물 위의 증기 기둥에 되돌리세요. 수은이 100°C 표시와 일치하는지 확인하세요. 셀시우스의 방법은 세심한 기술로 약 ±0.1°C의 정확도를 달성합니다.

17

관을 뒷판 눈금에 장착하기

눈금이 매겨진 관을 철사 묶음이나 시멘트로 나무, 놋쇠 또는 상아 뒷판 스트립에 부착하세요. 도수 번호가 명확히 읽히도록 뒷판에 숫자 눈금을 새기거나 인쇄하세요.

18

셀시우스의 원래 눈금이 왜 반대였는지 이해하기

셀시우스는 끓는점을 0°, 어는점을 100°로 지정했습니다 — 현대 관례의 반대입니다. 그의 이유는 논란이 있습니다: 한 이론은 스웨덴 겨울 기온에서 음수를 피하고 싶었다는 것입니다(웁살라는 정기적으로 −20에서 −30°C에 달합니다). 1744년 셀시우스의 사망 후 눈금이 현대 형태로 뒤집어졌습니다. 1948년, 제9차 국제도량형총회는 공식적으로 '백분도'를 '섭씨'로 개명했습니다.

재료

3

필요 도구

8

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