화학적 측정의 단위

1. 질량과 질량의 측정

질량(mass)이란 물체에 존재하는 물질의 양으로 정의됩니다. 물질(matter)은 오감으로 느낄 수 있는 모든 것을 의미합니다. 엄밀하게 과학적으로 물질은 질량을 가진 모든 것으로 정의할 수 있습니다. 질량의 SI 단위는 킬로그램($ kg$; $ 1kg=2.205lb$, lb는 파운드,pound,를 의미합니다)으로 측정됩니다.

하지만 화학에서 $ kg$은 너무 큰 단위이므로, 주로 그램($ g$)이나 밀리그램($ mg$)을 사용합니다. 기호 $ \mu$는 그리스 문자로 M의 소문자인 뮤(mu)입니다.

질량과 무게는 일상생활에서는 자주 혼용하여 사용하지만, 질량(mass)은 물체의 양을 측정한 것이고, 무게(weight)는 중력이 그 물체를 끌어당기는 힘을 측정한 것입니다. 따라서 질량은 그 물체의 위치에 상관없이 항상 일정한 값을 갖습니다. 하지만 무게는 물체의 위치에 따라 작용하는 중력의 크기 또한 달라지므로 무게는 일정한 값이 아닙니다.

2. 길이와 길이의 측정

미터($ m$; $ meter$)는 SI 단위계에서 길이의 표준 단위입니다. 미터 외에도 미국은 ($ in$; $ 1m=39.37in$), 영국은 야드($ yard$)를 사용합니다. 화학에서는 주로 나노미터($ \mu m$), 피코미터($ pm$)와 같은 작은 단위를 사용합니다.

3. 온도와 온도의 측정

과학에서는 화씨온도(Fahrenheit, ℉)나 섭씨온도(Celsius degree, ℃) 대신 켈빈(kelvin, $ K$)이 사용됩니다. 섭씨온도와 켈빈 온도는 상당히 유사한데, 두 단위 모두 표준 대기압에서 물의 어는점과 끓는점 사이의 간격을 100등분한 것입니다. 이때 켈빈은 물의 어는점을 273$ K$로 하고, 물의 끓는점을 373$ K$로 하는 점에서 물의 끓는점을 100℃, 어는점을 0℃로 설정한 섭씨온도와 차이가 있습니다. 켈빈 척도에서 가장 낮은 온도 –273.15℃를 0$ K$로 정하고, 이 온도를 절대 영도(absolute zero)라 합니다.

켈빈 온도를 섭씨온도로 바꾸는 공식은 아래와 같습니다.
켈빈 온도($ K$)$ =$섭씨온도(℃)+273.15

섭씨온도를 켈빈 온도로 바꾸는 공식은 아래와 같습니다.
섭씨온도(℃)$ =$켈빈 온도($ K$)-273.15

켈빈과 섭씨온도와 달리 화씨온도는 물의 어는점인 32℉와 물의 끓는점인 212℉ 사이를 180도 간격으로 나눕니다. 화씨 1도는 섭씨 1도의 $ \frac{100}{180}=\frac{5}{9}$에 해당합니다.

℃와 ℉의 환산 공식은 아래와 같습니다.

$$ ℉=(\frac{9℉}{5℃}\times℃)+32℉$$

$$ ℃=\frac{5℃}{9℉}\times(℉-32℉)$$

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4. 유도 단위

기본 SI 단위에는 밀도, 면적, 부피, 속도, 압력과 같은 단위가 나와 있지 않습니다. 이들은 모두 기본적인 양이 아니고, 일곱 가지 기본 SI 단위 중 하나 또는 그 이상의 단위를 사용하여 표현된 유도단위입니다.

면적 : 길이$ \cdot$길이
$ m^{2}$

부피 : 면적$ \cdot$길이
$ m^{3}$

밀도 : 단위 부피당 질량, $ \frac{Mass}{Volume}$
$ kg/m^{3}$

속도 : 단위 시간당 거리, $ \frac{Meter}{Time}$
$ m/s$

가속도 : 단위 시간당 속도 변화, $ \frac{Velocity}{Time}$
$ m/s^{2}$

힘 : 질량$ \cdot$가속도
$ kg\cdotm/s^{2}$, N(뉴턴)

압력 : 단위 면적당 힘, $ \frac{Force}{Area}$
$ kg/m\cdots^{2}$, Pa(파스칼)

에너지 : 힘$ \cdot$거리
$ kg\cdotm^{2}/s^{2}$, J(줄)