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화씨

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화씨
화씨(외곽 테두리에 표시)와 섭씨(내부 다이얼에 표시) 단위가 있는 온도계
일반 정보
단위의 종류영미 단위계
측정 대상온도
기호°F 
단위의 유래다니엘 가브리엘 파렌하이트
단위 환산
x °F ▼... 동등 환산값 ...
   켈빈   ⁠5/9⁠(x + 459.67) K
   섭씨   ⁠5/9⁠(x − 32) °C
   란씨   x + 459.67 °Ra

화씨 온도(/ˈfærənhaɪt, ˈfɑːr-/)은 1724년 물리학자 다니엘 가브리엘 파렌하이트(1686~1736)가 제안한 방안에 기초해 만들어진 온도 눈금이다.[1] 화씨도(기호: °F)를 단위로 사용한다. 파렌하이트가 원래 이 눈금을 어떻게 정의했는지에 대해서는 여러 가지 가설이 존재하지만 원래 논문에 따르면 하한 정의점인 0 °F는 물, 얼음, 염화 암모늄(염)의 혼합물로 만든 고염수 용액의 어는 온도로 설정되었다.[2][3] 그 외에 설정된 다른 한계점은 체온 평균치에 대한 파렌하이트의 최선의 추정치로, 원래는 90 °F로 설정되었다가 나중에 96 °F로 조정되었다(이후 눈금의 재정의로 인해 현대의 수치보다는 약 2.6 °F 낮다).[2]

20세기 대부분의 기간 동안 화씨 눈금은 180 °F의 간격을 둔 두 고정점으로 정의되었다. 해수면 높이의 표준 대기압 하에서 순수한 물이 어는 온도는 32 °F로, 물의 끓는점은 212 °F로 정의되었다. 현재는 공식적으로 켈빈 눈금을 사용하여 정의된다.[4][5]

화씨 단위는 미국(미편입 영토 포함), 미국 국립기상청을 이용하는 서태평양의 자유연합협정 국가(팔라우, 미크로네시아 연방, 마셜 제도), 영국의 해외 영토 중 하나인 케이맨 제도에서 계속 사용하고 있다.[6][7][8]

화씨는 미국의 기상 관측 데이터를 이용하는 다른 국가, 예를 들어 앤티가 바부다, 세인트키츠 네비스, 바하마, 벨리즈 등에서도 보통 섭씨 눈금과 함께 계속 사용된다. 영국령 버진아일랜드, 몬트세랫, 앵귈라, 버뮤다를 포함한 몇몇 영국의 해외 영토에서도 여전히 두 온도 기준을 모두 사용한다.[9] 그 외의 모든 국가는 현재 섭씨(1948년까지는 "centigrade"로 불림)를 사용한다.[10]

정의 및 변환

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화씨 온도 변환 공식
화씨에서 화씨로
섭씨 [°C] = [K] − 273.15 [K] = [°C] + 273.15
화씨 [°F] = [K] × 9⁄5 − 459.67 [K] = ([°F] + 459.67) × 5⁄9
란씨 [°R] = [K] × 9⁄5 [K] = [°R] × 5⁄9
온도 간격에

대해서는
1 K = 1 °C = 9⁄5 °F = 9⁄5 °R
온도 변환 공식

역사적으로 화씨 눈금에서 물의 어는점은 32 °F였고, 끓는점은 212 °F였다(표준 대기압 기준). 이로 인해 물의 끓는점과 어는점 사이의 간격은 180도가 되었다.[11] 따라서 화씨 눈금의 1도는 어는점과 끓는점 사이 간격의 1⁄180이다. 섭씨 눈금에서는 물의 어는점과 끓는점이 원래 100도 간격을 갖도록 정의되었다. 1 °F의 온도 간격은 섭씨 5⁄9도 간격과 같았다. 현재 화씨와 섭씨 눈금이 모두 켈빈 온도를 기준으로 정의됨에 따라 1 °F의 온도 간격은 5⁄9 K 및 5⁄9 °C의 간격과 같다는 관계가 유지되고 있다. 화씨와 섭씨 눈금은 각 단위의 −40도를 기준으로 서로 교차한다(즉, −40 °F는 −40 °C에 해당한다).

절대 영도는 0 K, −273.15 °C, 또는 −459.67 °F이다. 란씨 온도 눈금은 화씨 눈금과 동일한 크기의 1도 간격을 사용하지만 절대 영도가 0 °R인 점이 다르다. – 이는 켈빈 온도 눈금이 섭씨 눈금과 일치하되 절대 영도가 0 K인 것과 같은 방식이다.[11]

도 기호(°) 뒤에 대문자 F를 붙인 형태가 화씨 온도 눈금의 관습적인 기호이다. 이 기호 앞에 숫자를 쓰고 (사이에 공백을 두어) 특정 온도를 표기한다(예: "갈륨은 85.5763 °F에서 녹는다"). 온도 간의 차이나 온도의 불확실성도 관습적으로 동일한 방식으로 작성된다(예: "열교환기의 출력 온도가 72 °F 상승한다" 또는 "이 기구의 표준 불확실성은 ±5 °F이다"). 그러나 일부 저자는 온도 차이를 나타내기 위해 기호 순서를 바꾸어 "50 F° 상승"과 같은 표기법을 사용하기도 한다. 섭씨 눈금에 대해서도 유사한 관례가 존재한다.[12][13]

단위 변환 (특정 온도 지점)

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특정 온도 지점에 대한 화씨, 섭씨, 켈빈 사이의 정확한 변환을 위해 다음 공식을 적용한다. 여기서 f는 화씨 수치, c는 섭씨 수치, k는 켈빈 수치이다.

  • f °F에서 c °C로: c = ⁠f − 32/1.8⁠
  • c °C에서 f °F로: f = c × 1.8 + 32
  • f °F에서 k K로: k = ⁠f + 459.67/1.8⁠
  • k K에서 f °F로: f = k × 1.8 − 459.67

−40 °F ≘ −40 °C라는 일치점을 이용한 섭씨와 화씨 눈금 사이의 정확한 변환 방법도 있다. 여기서도 f는 화씨의 수치적 값이고, c는 섭씨의 수치적 값이다.

  • f °F에서 c °C로: c = ⁠f + 40/1.8⁠ − 40
  • c °C에서 f °F로: f = (c + 40) × 1.8 − 40

단위 변환 (온도 차이 또는 간격)

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화씨와 섭씨 눈금 사이의 온도 간격을 변환할 때는 상수 없이 비율만 사용한다(이 경우 간격은 섭씨와 켈빈에서 동일한 수치적 값을 가진다).

  • f °F에서 c °C 또는 k K로: c = k = ⁠f/1.8⁠
  • c °C 또는 k K에서 f °F로: f = c × 1.8 = k × 1.8

역사

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파렌하이트는 1724년 두 가지 온도 기준점에 기초하여 온도 눈금을 새로 발명했다. 파렌하이트의 초기 눈금(최종 화씨 눈금은 아님)에서 영점은 온도계를 "얼음, 물, 염화 암모늄[참고 1] 또는 바다 소금의 혼합물"에 넣어서 결정했다.[14] 이러한 조합은 공융계(온도 측정에서는 이를 냉각 혼합물로도 알려짐)를 형성하여 온도가 점차 스스로 내려가 자동으로 안정시키며, 0 °F가 그 안정된 온도로 정의되었다. 오늘날 우리는 염화 암모늄이 약 −15.5 °C (4 °F)의 온도로 떨어지고 염화 나트륨은 약 −22 °C (−8 °F)의 온도로 떨어져 유지된다는 점을 알고 있다. 따라서 이 눈금의 최저점이 신뢰할 만하게 재현 가능했을 가능성은 낮다. 파렌하이트는 아마도 이들이 서로 다른 온도를 낸다는 사실을 몰랐을 것으로 추정된다.[15][16]

두 번째 지점인 96도는 대략 인체의 온도였다.[14] 세 번째 지점인 32도는 "앞서 언급한 염분이 없는" 얼음과 물의 온도로 표시되었다.[14]

독일의 한 이야기에 따르면, 파렌하이트는 실제로 자신의 고향인 단치히(현재의 폴란드 그단스크)에서 1708~09년 겨울에 측정된 최저 기온을 0 °F로 선택했고, 나중에야 고염수를 사용하여 이 값을 재현할 수 있게 만들 필요성을 느꼈다고 한다.[17]

파렌하이트가 친구 헤르만 부르하버에게 쓴 편지에 따르면[18] 파렌하이트의 눈금은 이전에 만났던 올레 뢰머의 업적을 바탕으로 구축되었다. 뢰머 눈금에서 고염수는 0도에서 얼고, 물은 7.5도에서 얼고 녹으며, 체온은 22.5도이고 물은 60도에서 끓는다. 파렌하이트는 여기서 분수를 없애고 눈금을 더 미세하게 만들기 위해 각 값에 4를 곱했다. 그 후 얼음의 녹는점과 정상 인체 온도(각각 30도와 90도였다)를 사용하여 눈금 숫자를 재조정했다. 파렌하이트는 얼음의 녹는점이 32도, 체온이 96도가 되도록 눈금을 조정하여 두 지점 사이에 64개의 간격이 생기도록 했다. 이를 통해 간격을 6번 이등분하는 것만으로 기구에 눈금선을 표시할 수 있었다(64 = 26이므로).[19][20]

그 직후 파렌하이트는 이 눈금을 사용하여 물이 약 212도에서 끓는다는 것을 관찰했다.[21] 물의 어는점과 끓는점을 온도계의 고정 기준점으로 사용하는 것은 안데르스 셀시우스의 연구 이후 대중화되었으며, 이러한 고정점들은 1776~77년 헨리 캐번디시가 이끄는 왕립학회 위원회에서 채택되었다.[22][23] 이 측정 체계 하에서 화씨 눈금은 물의 어는점이 정확히 32 °F, 끓는점이 정확히 212 °F(또는 180도 더 높은 온도)가 되도록 약간 재정의되었다. 이러한 이유로 개정된 눈금에서 정상 인체 온도는 약 98.6 °F(구강 온도)가 되었다(파렌하이트가 뢰머의 눈금에 곱했을 때는 90도로 원래 눈금에서는 96도였던 것과 대조적이다).[24]

오늘날의 화씨 눈금에서 0 °F는 더 이상 위에서 설명한 염화 암모늄 고염수의 공융 온도와 일치하지 않는다. 그 대신 공융점은 최종적으로 화씨 눈금 기준 약 4 °F로 측정된다.[참고 2]

란씨 온도 눈금은 화씨 온도 눈금을 기준으로 영점이 절대 영도를 나타내도록 만들어졌다.

사용

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일반

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사용 국가:
  화씨 (°F)
  화씨 (°F) 및 섭씨 (°C)
  섭씨 (°C)

화씨 눈금은 1960년대까지 앵글로스피어 국가에서 기후, 산업 및 의료 목적의 주요 온도 표준으로 사용했다. 하지만 1960년대 후반과 1970년대에 들어 미국을 제외한 거의 모든 국가에서 섭씨 눈금이 화씨를 대체했다.

화씨는 미국, 그 영토 및 관련 국가(모두 미국 국립기상청의 서비스를 받음)과 영국령 케이맨 제도에서 일상적인 용도로 사용된다. 화씨 눈금은 미국에서 기상 예보, 요리, 식품 냉동 온도를 포함한 모든 온도 측정에 사용되지만 과학 연구에서는 섭씨와 켈빈을 사용한다.[25]

미국

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20세기 초 홀시와 데일은 미국에서 섭씨 체계 도입에 저항하는 이유로 섭씨 1도의 크기가 더 크고 화씨 체계의 영점이 더 낮다는 점을 꼽았다. 또한 온대 위도 지역의 실외 온도를 설명할 때 100 °F는 더운 여름날, 0 °F는 추운 겨울날이 되어 화씨가 섭씨보다 더 직관적이라고 주장했다.[26]

캐나다

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캐나다는 국제단위계를 국가적으로 더 사용하자는 법안을 통과시켰으나, 동시에 전통적인 캐나다 제국 단위에 대한 법적 정의도 유지하고 있다.[27] 캐나다의 기상 보고는 섭씨를 사용하여 전달되지만 특히 미국-캐나다 국경 간 방송의 경우 가끔 화씨를 언급하기도 한다. 화씨는 사실상 모든 캐나다 오븐에서 여전히 사용된다.[28] 캐나다에서 판매되는 디지털 및 아날로그 온도계는 보통 섭씨와 화씨 눈금을 모두 사용한다.[29][30][31]

유럽 연합

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유럽 연합에서는 "경제, 공중 보건, 공공 안전 및 행정" 목적으로 온도를 인용할 때 켈빈이나 섭씨를 사용하는 것이 의무적이지만, 보조 단위로서 섭씨와 함께 화씨도 사용할 수 있다.[32]

영국

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대부분의 영국 사람들은 섭씨를 사용한다.[33] 그러나 인쇄 매체에서 섭씨와 함께 때때로 화씨도 등장하며, 언제 화씨 수치를 같이 쓸 지에 대한 표준적인 관례는 없다.

예를 들어, 타임스는 매일 미터법만을 사용하는 날씨 페이지를 운영하지만 섭씨-화씨 변환표를 포함한다.[34] 일부 영국 타블로이드지는 중간에서 높은 기온을 나타낼 때 화씨를 사용하는 경향을 보이기도 한다.[35] 화씨를 계속 사용하는 근거는 강조를 위한 것이라는 주장이 있는데, 특히 높은 (기상) 온도의 경우 "−6 °C"는 "21 °F"보다 덜 춥게 들리고, "94 °F"는 "34 °C"보다 더 자극적으로 들리기 때문이라는 것이다.[36]

기호의 유니코드 표현

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유니코드는 코드 포인트 U+2109 ℉ DEGREE FAHRENHEIT에서 화씨 기호를 부여했다. 그러나 이는 기존 인코딩과의 왕복 호환성을 위해 인코딩된 호환 문자이다. 유니코드 표준은 이 문자의 사용을 명시적으로 권장하지 않으며 "U+00B0 ° DEGREE SIGN + U+0046 F LATIN CAPITAL LETTER F 결합 형태가 U+2109 ℉ DEGREE FAHRENHEIT보다 선호되며, 서로 이어지는 두 문자열과 하나의 호환 문자는 검색 시 동일한 것으로 취급되어야 한다."라고 가이드라인에서 설명하고 있다.[37]

같이 보기

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내용주

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  1. ↑ "Sal Armoniac"은 불순물이 섞인 형태의 염화 암모늄이었다. 프랑스 화학자 니콜라 레메리(1645~1715)는 저서 Cours de Chymie(화학 강의, 1675)에서 이 물질이 자연에서 발생하는 장소와 인공적으로 제조하는 방법을 설명했다. 북아프리카 사막의 동물 소변 웅덩이에서 자연적으로 형성된다. 인공적으로는 소변 5부, 천일염 1부, 굴뚝 그을음 ½부를 혼합물이 마를 때까지 끓여서 제조할 수 있다. 그 후 혼합물을 승화 용기에서 승화될 때까지 가열하면 승화된 결정이 바로 sal Armoniac이다. 다음 출처 참조.
    • Nicolas Lémery, Cours de chymie […], 7th ed. (Paris, France: Estienne Michallet, 1688), Chapitre XVII : du Sel Armoniac, pp. 338–339.
  2. ↑ 염화 암모늄과 물의 공융 온도는 각각 −15.9 °C (3.38 °F) 및 −15.4 °C (4.28 °F)로 기재되어 있다.

각주

[편집]
  1. ↑ Balmer, Robert T. (2010). 《Modern Engineering Thermodynamics》. Academic Press. 9쪽. ISBN 978-0-12-374996-3. 2011년 7월 17일에 확인함.
  2. 1 2 〈Fahrenheit temperature scale〉. 《Encyclopædia Britannica Online》. 2015년 9월 25일에 확인함.
  3. ↑ “Fahrenheit: Facts, History & Conversion Formulas”. 《Live Science》. 2018년 2월 9일에 확인함.
  4. ↑ Benham, Elizabeth (2020년 10월 6일). “Busting Myths about the Metric System”. US National Institute of Standards and Technology (NIST).
  5. ↑ 〈Appendix C – General Tables of Units of Measurement〉 (PDF). 《NIST Handbook 44 -Specifications, Tolerances, and Other Technical Requirements for Weighing and Measuring Devices - 2022》. US National Institute of Standards and Technology (NIST). 2021년 11월 29일. 2021년 12월 27일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서.
  6. ↑ US Department of Commerce, NOAA. “National Weather Service” (미국 영어). 《www.weather.gov》. 2025년 11월 30일에 확인함.
  7. ↑ US Department of Commerce, NOAA. “WSO Palau” (미국 영어). 《www.weather.gov》. 2025년 11월 30일에 확인함.
  8. ↑ “Cayman Islands Weather Forecast Service Provider - CINWS” (미국 영어). 《www.weather.gov.ky》. 2025년 11월 30일에 확인함.
  9. ↑ “50 years of Celsius weather forecasts – time to kill off Fahrenheit for good? | Metric Views”. 2020년 10월 2일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 7월 28일에 확인함.
  10. ↑ Celsius, Anders (1742) "Observationer om twänne beständiga grader på en thermometer" (Observations about two stable degrees on a thermometer), Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar (Proceedings of the Royal Swedish Academy of Sciences), 3: 171–180 and Fig. 1.
  11. 1 2 Boyes, Walt (2009). 《Instrumentation Reference Book》. Butterworth-Heinemann. 273–274쪽. ISBN 978-0-7506-8308-1. 2011년 7월 17일에 확인함.
  12. ↑ Dingman, S. L. (2009년 2월 26일). 《Fluvial Hydraulics》 (영어). Oxford University Press, USA. 522쪽. ISBN 978-0-19-517286-7.
  13. ↑ Sogin, Harold H.; Hassan, Kamal-Eldin (June 1956). 《A design manual for regenerative heat exchangers of the rotary type》 (영어). Wright Air Development Center. xii쪽.
  14. 1 2 3 Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) Experimenta & observationes de congelatione aquæ in vacuo factæ a D. G. Fahrenheit, R. S. S (Experiments and observations on water freezing in the void by D. G. Fahrenheit, R. S. S.), Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 33, no. 382, page 78 (March–April 1724). Cited and translated in http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm.
  15. ↑ Friend, J. Newton (1937년 3월 6일). “The Origin of Fahrenheit's Thermometric Scale”. 《Nature》 139 (3514): 395–398. doi:10.1038/139395a0.
  16. ↑ Machin, Graham (2024년 10월 1일). “Evolution of temperature measurement – beginnings, progress and prospects”. 《Journal of Physics: Conference Series》 2877 (1): 5. doi:10.1088/1742-6596/2877/1/012112.
  17. ↑ “Wetterlexikon - Lufttemperatur” (독일어). 독일 기상청. 15 October 2013에 원본 문서에서 보존된 문서. 13 December 2013에 확인함.
  18. ↑ Ernst Cohen and W. A. T. Cohen-De Meester. Chemisch Weekblad, volume 33 (1936), pages 374–393, cited and translated in http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm.
  19. ↑ Frautschi, Steven C.; Richard P. Olenick; Tom M. Apostol; David L. Goodstein (2008년 1월 14일). 《The mechanical universe: mechanics and heat》. Cambridge University Press. 502쪽. ISBN 978-0-521-71590-4.
  20. ↑ Adams, Cecil (1989년 12월 15일). “On the Fahrenheit scale, do 0 and 100 have any special significance?”. The Straight Dope.
  21. ↑ Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) "Experimenta circa gradum caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta". 보관됨 29 6월 2014 - 웨이백 머신 (Experiments performed concerning the degree of heat of some boiling liquids), Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 33 : 1–3. For an English translation, see: Le Moyne College (Syracuse, New York).
  22. ↑ 장하석, Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress, pp. 8–11, Oxford University Press, 2004, ISBN 0198038240.
  23. ↑ Cavendish, Henry; Heberden, William; Aubert, Alexander; Luc, Jean Andre De; Maskelyne, Nevil; Horsley, Samuel; Planta, Joseph (1777년 12월 28일). “XXXVII. The report of the Committee appointed by the Royal Society to consider of the best method of adjusting the fixed points of thermometers; and of the precautions necessary to be used in making experiments with those instruments”. 《Philosophical Transactions of the Royal Society of London》 67: 816–857. doi:10.1098/rstl.1777.0038. ISSN 0261-0523.
  24. ↑ Elert, Glenn; Forsberg, C.; Wahren, L.K. (2002). “Temperature of a Healthy Human (Body Temperature)”. 《Scandinavian Journal of Caring Sciences》 16 (2): 122–8. doi:10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. PMID 12000664. 26 September 2010에 원본 문서에서 보존된 문서. 12 April 2008에 확인함.
  25. ↑ “782 - Aerodrome reports and forecasts: A user's handbook to the codes”. 《World Meteorological Organization》. 2009년 9월 23일에 확인함.
  26. ↑ Halsey, Frederick A.; Dale, Samuel S. (1919). 《The metric fallacy》 2판. The American Institute of Weights and Measures. 165–166, 176–177쪽. 2009년 5월 19일에 확인함.
  27. ↑ “Canadian Units of Measurement; Department of Justice, Weights and Measures Act (R.S.C., 1985, c. W-6)”. 17 May 2011. 13 May 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 5 June 2011에 확인함.
  28. ↑ Pearlstein, Steven (2000년 6월 4일). “Did Canada go metric? Yes - and no”. 《The Seattle Times》. 2011년 6월 5일에 확인함.
  29. ↑ “Example of analog thermometer frequently used in Canada”. 6 July 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 6 June 2011에 확인함.
  30. ↑ “Example of digital thermometer frequently used in Canada”. 6 July 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 6 June 2011에 확인함.
  31. ↑ Department of Justice (26 February 2009). “Canadian Weights and Measures Act”. Federal Government of Canada. 10 August 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 17 July 2011에 확인함.
  32. ↑ 《Statutory Instrument 2009/3046 – Weights and Measures – The Units of Measurement Regulations 2009》 (PDF), 2017년 1월 1일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서, "The Secretary of State, being a Minister designated(a) for the purposes of section 2(2) of the European Communities Act 1972(b) in relation to units of measurement to be used for economic, health, safety, or administrative purposes, in exercise of the powers conferred by that subsection, makes the following Regulations:
  33. ↑ “The media like Fahrenheit but most Brits think in Celsius” (영국 영어). 《Opinium》. 2013년 7월 24일. 2021년 6월 21일에 확인함.
  34. ↑ “Weather”. 《The Times》. 2013년 7월 3일. 55면.
  35. ↑ Roy Greenslade (2014년 5월 29일). “Newspapers run hot and cold over Celsius and Fahrenheit”. 《The Guardian》.
  36. ↑ “Measure for measure”. 《The Times》. 2006년 2월 23일.
  37. ↑ 〈22.2〉. 《The Unicode Standard, Version 8.0》 (PDF). Mountain View, CA, USA: The Unicode Consortium. August 2015. ISBN 978-1-936213-10-8. 2015년 9월 5일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2015년 9월 6일에 확인함.

외부 링크

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