물리 단위 변환이란?
단위는 물리량을 재는 기준 크기이며, 단위 변환은 한 기준 크기를 다른 것과 비교하는 산술입니다. 1960년 이후의 국제 표준은 일곱 기본 단위 — 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 몰, 칸델라 — 로 조직된 국제단위계(SI)이며, 다른 모든 단위는 곱셈이나 나눗셈으로 유도됩니다. 일관 단위계에서는 양의 곱이나 몫이 단위의 곱이나 몫을 주어 J = N·m 같은 방정식에 마법 상수를 끼워 넣지 않아도 성립합니다. CGS 같은 비일관계는 그런 상수를 끼워 넣습니다 — 역사적으로 유용하고 실전에서는 불편합니다. 패널은 모든 것을 SI 인자로 유지합니다. 각 단위는 숫자 하나(SI 기본 단위로 바꾸는 인자)로 저장되고, 모든 답은 단위_in_SI ÷ 단위_out_in_SI이며 서식은 표시 계층이 처리합니다.
SI는 양마다 기본 단위 하나를 주고, 패널은 나머지 전부를 인자로 줍니다: 1km = 10³m, 1파섹 = 3.0857×1016m, 1전자볼트 = 1.602×10−19J. 변환 인자가 변환의 물리 전부이고 나머지는 서식입니다.
길이 — 옹스트롬에서 파섹까지
패널의 16개 길이 항목은 옹스트롬(10−10m, 화학 결합과 원자 간격의 규모)부터 파섹(3.0857×1016m)까지 약 26 자릿수를 걸칩니다. 미터가 실무 SI 단위이고 나머지는 고정 인자가 붙은 이름 관례일 뿐입니다. 같은 규모 안에서 실무 단위는 분야마다 갈립니다. 가시광 파장은 나노미터(400-700nm), 세포생물학은 마이크로미터, 기계공학은 밀리미터, 일상 사물은 센티미터, 지리는 킬로미터. 인간-지구-은하 규모에는 천문단위(1AU = 1.496×1011m, 지구-태양 거리로 정의)와 광년(1ly = 9.461×1015m, 빛이 율리우스년에 가는 거리)가 태양계에서 가장 가까운 별까지 다리를 놓습니다. 파섹은 1AU가 1초각을 이루는 거리로 정의된 전문 천문 단위입니다. 1pc ≈ 3.26ly ≈ 206,265AU.
질량 — 요크토그램에서 태양질량까지
열두 개 질량 항목이 양자에서 천문학까지를 커버합니다. 화학에는 원자 질량 단위(1.661×10−27kg, 달톤 하나, 핵자 하나의 질량), 분석화학에는 마이크로그램과 밀리그램, 일상에는 킬로그램, 산업량에는 톤, 상용에는 아부아르두푸아 파운드(0.4536kg, 1959년부터 정확히 453.59237g), 별에는 태양질량(1.989×1030kg). 캐럿(정확히 200mg)은 보석의 질량 단위이고 슬러그(14.594kg)는 F = ma를 파운드중으로 추가 인자 없이 주는 야드파운드법 질량 단위입니다 — 미국 단위계로 일해야 한다면 유용합니다. "무게"는 엄밀히 힘이지 질량이 아니며 킬로그램중은 9.81N입니다. 패널은 둘을 혼동하지 않습니다. 여기 모든 항목은 kg 질량입니다.
에너지 — 줄, eV, 칼로리, BTU, kWh
에너지 열은 양자(전자볼트, 1.602×10−19J)에서 산업(킬로와트시, 3.6×106J)까지의 간극을 걸칩니다. SI 단위는 줄(1J = 1 N·m = 1 kg·m²/s²)이고, 전자볼트는 자연스러운 원자 단위(전자가 1볼트를 건너며 얻는 운동 에너지), 칼로리(4.184J, 열화학)는 영양 표지에 살아남고, 영국열량단위(1BTU ≈ 1,055J)는 HVAC 등급과 나무 성냥 하나의 에너지로 살아남으며, kWh는 전기 요금고지서에 나옵니다. E = mc²가 질량과 에너지를 직접 잇습니다. 질량 1kg은 8.988×1016J을 지녀 전 세계 경제를 몇 초 돌리기에 충분합니다. 식품 Calorie(대문자 주의)는 실은 킬로칼로리입니다(1,000cal = 4,184J).
압력 — 파스칼, 기압, 바, mmHg, psi
압력은 기상학(수은 밀리미터 mmHg과 밀리바), 공학(제곱인치당 파운드 psi), 물리(파스칼, Pa = N/m²) 세 전통에서 동시에 자라 거의 모든 물리량보다 단위가 많습니다. 닻 숫자들: 1기압 = 101,325Pa (정확히) — 원래 SI 단위는 "표준 기압"이었습니다. 1mmHg ≈ 133.322Pa(표준 중력에서 1mm 수은 기둥의 높이), 1bar = 100,000Pa (정확히)(실용적인 반올림 숫자, 1기압보다 약간 작음), 1psi ≈ 6,894.76Pa. mmHg-Pa 비가 수은 기압계를 작동시킵니다. 760mmHg = 1기압. 혈압은 관례상 mmHg, 대기압은 hPa(헥토파스칼, 숫자상 밀리바와 같음), 타이어 압력은 psi로 보고됩니다.
온도는 특별하다
나머지 양의 변환은 곱셈 인자 하나입니다. 온도가 예외입니다. 단위가 눈금뿐 아니라 오프셋도 다릅니다. 각 눈금의 0이 다른 곳에 있기 때문입니다. 섭씨에서 켈빈은 273.15를 더하고, 화씨에서 랭킨은 459.67을 더하고, 섭씨에서 화씨는 9/5를 곱하고 32를 더합니다. 온도 차이를 변환할 때는 눈금 인자만 씁니다(1K = 1°C = 9/5°F). 패널은 범주별 스케일링과 오프셋으로 처리해 100°C가 212°F로 읽힙니다(흔한 실수인 180°F가 아님). 온도 차이와 온도를 혼동하는 것이 단위 변환에서 가장 흔한 오류입니다.
기타: 각도, 전하, 전압, 진동수
경험자도 잡는 변환 몇 개를 짚습니다. 라디안과 도는 무차원일 뿐 아니라 같은 무차원입니다 — 2π라디안 = 360°, 어느 쪽이든 한 바퀴는 길이/반경의 비로 순수한 수가 됩니다. 각 공식의 ω가 어느 단위나 받는 이유입니다. 진동수는 시간의 역수입니다. 헤르츠 = 1/초. 전압(쿨롱당 줄)과 전하(쿨롱)는 Q = I·t로 전류(암페어)와 연결됩니다. 전류의 기본 단위 암페어는 초당 기본 전하 6.241×1018개로 정의되었고, 2019년 SI 재정의는 기본 전하를 고정값으로 잡고 암페어를 유도했습니다. 패널은 전통 공학 인자를 쓰며 거의 모든 목적에서 실용 정의와 100만분의 1 이내로 일치합니다.
흔한 오해
- 온도는 인치 대 센티미터 같은 그저 다른 눈금이다. 온도 눈금은 눈금뿐 아니라 오프셋도 다릅니다. 0°C = 273.15K이지 0K이 아닙니다. 1K 간격은 1°C 간격과 같지만 절대 온도는 다릅니다. 이것을 섞는 것이 열 관련 단위 변환의 가장 흔한 오류입니다.
- 파운드는 킬로그램이다. 파운드는 아부아르두푸아계의 질량 단위입니다(1959년부터 정확히 0.45359237kg). 파운드중(lbf)은 힘의 단위입니다(약 4.45N). 둘은 g ≈ 9.81만큼 다릅니다. 체중계는 질량 파운드를, 로켓 엔진은 파운드중을 보고하며 둘 다 저마다의 문맥에서 옳습니다.
- 무게 1kg은 9.81을 곱해 뉴턴이 된다. 9.81 m/s²는 변환 인자가 아니라 표준 표면 중력입니다. 질량 1kg의 무게는 해수면에서 약 9.81N이지만 같은 질량은 어디서나 같은 숫자입니다 — 무게(힘)가 국소 g에 의존하는 것입니다.
- 전자볼트는 전압의 단위다. 이름과 달리 eV는 에너지 단위입니다. 전자가 1볼트 전위를 건너며 얻는 에너지. 1eV = 1.602×10−19J. 이것은 "eV" 속의 "볼트"가 힘 단위가 아니라 운동학적 편의임을 뜻합니다.
관련 도구: 이 인자들의 이면 값은 상수 레퍼런스, 특별한 온도 사례는 열역학, 차원 해석의 대수는 계산기.
