온도(Temperature)와 열(Heat)의 차이

온도와 열 : 정의와 차이점에 대하여

우리는 모두 어떤 물체를 가열하면 온도가 상승한다는 것을 알고 있습니다. 또 감기에 걸려 '체온'이 오르면 '열이 난다'고도 합니다. 열과 온도는 밀접한 관련이 있지만 종종 이것을 같은 개념으로 생각하는 경우가 있습니다. 그러나 온도와 열은 과학적 관점에서 상당한 차이가 있습니다.

 

온도와 열은 어떤 차이가 있는가?

 

온도(Temperature)와 열(Heat)의 정의는?

 

간략히 말하면, 온도는 물질 내 분자 또는 원자의 평균 운동에너지를 나타내면 열은 물질 내 분자 또는 원자의 총 운동에너지를 나타내는 개념입니다.

 

이는 온도와 열의 단위를 통해서도 이해할 수 있습니다. 온도의 단위는 켈빈(K)이며 열의 단위는 줄(J) 또는 칼로리(Cal)입니다. 열의 단위는 에너지인데 반해 온도의 단위는 에너지가 아닙니다. 온도는 단일 계(시스템)에 포함된 평균에너지가 얼마나 높은지를 나타내는 개념이지만 열은 서로 다른 계(시스템)의 에너지의 흐름과 관계가 있습니다.

 

즉 온도는 입자의 수(질량이나 부피)나 종류에 영향을 받지 않지만 열은 입자의 수(질량이나 부피)나 입자의 유형에 따라 다를 수 있습니다.

 

예를 들어, 작은 컵의 물의 온도와 큰 컵의 물의 온도는 같을 수 있지만 같은 열에너지를 가졌다고 할 수 없습니다. 질량이 더 많은 큰 컵의 물은 더 많은 열을 가집니다. 이와 달리, 작은 컵의 물의 온도와 큰 컵의 물의 온도보다 더 높다면 온도는 다르지만 같은 열에너지를 가질 수도 있습니다.

 

온도와 열의 관계는?

 

그렇다면 온도와 열은 어떤 관계가 있을까요? 온도를 높이기 위해서는 열이 필요합니다. 즉, 열을 가하면 온도가 높아집니다. 반대로 열을 제거하면 온도가 낮아집니다. 온도가 높다는 말은 분자가 더 많이 진동하고 회전하며 그만큼 더 높은 에너지를 가진 상태라는 뜻입니다.

 

만약 서로 온도가 같은 A와 B를 접촉시킨다면 A와 B를 이루는 입자의 평균 운동에너지가 같기 때문에 두 물체 사이에는 에너지의 흐름이 발생하지 않습니다. 즉, 에너지 전달이 없다는 말입니다.  

 

그러나 어떤 한 물체의 온도가 다른 물체의 온도보다 높다면 두 물체의 온도가 서로 같아질 때까지 더 높은 온도를 가지는 물체에서 더 낮은 온도를 가지는 물체로 열에너지가 전달됩니다. 즉, 열이 전달되기 위해서는 계(시스템) 사이에 온도 차이가 존재해야 합니다.

 

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