가온도(Virtual Temperature) 계산기

계산 입력

기온

온도 단위 켈빈 (K) 섭씨 (°C) 화씨 (°F)

혼합비 (수증기 g / 건조 공기 kg)

결과

가온도

294.94

켈빈 (K)

가온도 (°C)	21.79 °C
가온도 (°F)	71.22 °F
가온도 증가분 (ΔT)	1.788 K

가온도란 무엇인가요?

가온도(\(T_v\))는 동일한 기압에서 습윤 공기의 밀도와 같아지려면 완전히 건조한 공기가 가져야 할 온도를 뜻합니다. 수증기는 건조 공기보다 밀도가 낮기 때문에, 공기 덩어리에 수분이 더해지면 밀도가 약간 낮아지며 이는 곧 온도가 조금 더 높은 것과 같은 효과를 냅니다. 기상학자들은 습윤 공기에 대한 이상기체 법칙을 간단히 다루고, 부력과 대기 안정도를 평가하기 위해 가온도를 활용합니다.

습한 공기는 같은 온도와 기압에서 건조한 공기보다 밀도가 낮으므로, 이를 나타내기 위해 더 높은 가온도를 사용합니다.

계산기 사용법

먼저 기온을 입력하고 단위(켈빈, 섭씨, 화씨)를 선택하세요. 그다음 수증기 혼합비를 건조 공기 1kg당 수증기 그램(g/kg) 단위로 입력합니다. 계산기는 온도를 켈빈으로 변환하고, 혼합비를 무차원 값으로 환산한 뒤, 가온도를 K·°C·°F로 보여 주며 실제 기온보다 얼마나 높아지는지(증가분)도 함께 알려 줍니다.

공식 풀이

관계식은 다음과 같습니다.

$$T_v = T \times (1 + 0.61\,w)$$

여기서 \(T\)는 절대온도(켈빈)이고, \(w\)는 무차원 비율로 나타낸 혼합비(건조 공기 1kg당 수증기 kg)입니다. 상수 \(0.61\)은 건조 공기와 수증기의 기체 상수 비에서 나옵니다. \(w\)는 보통 매우 작은 값(수천분의 몇 정도)이므로, 가온도는 실제 기온보다 대개 1~2도 정도만 높게 나타납니다.

이 공식은 실제 온도 \(T\)에 혼합비 \(w\)에 비례하는 작은 보정값을 더합니다.

계산 예시

\(T = 20\,°\text{C}\)(293.15 K), 혼합비가 10 g/kg라고 가정해 봅시다. 먼저 \(w = 10 / 1000 = 0.010\)입니다. 그러면

$$T_v = 293.15 \times (1 + 0.61 \times 0.010) = 293.15 \times 1.0061 = 294.938\ \text{K}$$

약 21.79 °C가 됩니다. 즉 이 습윤 공기는 약 1.79 K 더 따뜻한 건조 공기처럼 작용하는 셈입니다.

자주 묻는 질문

왜 온도를 반드시 켈빈으로 넣어야 하나요? 이 공식은 온도에 계수를 곱하는 구조라서 절대온도 척도에서만 성립합니다. 섭씨나 화씨를 그대로 넣으면 잘못된 값이 나옵니다. 이 계산기가 알아서 변환해 줍니다.

혼합비는 어떤 단위로 입력하나요? 여기서는 g/kg 단위로 입력합니다(고층 관측에서 흔히 쓰는 단위). 내부적으로는 1000으로 나눠 식에 쓰는 무차원 값(kg/kg)으로 환산합니다.

가온도는 항상 실제 기온보다 높나요? 습윤 공기라면 그렇습니다. 공기가 건조할수록 차이는 작아지고, 완전히 건조한 공기에서는 \(T_v = T\)가 됩니다.