온도계

가장 대중적인 온도계 중 하나인 알코올 온도계

1. 개요[편집]

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온도계(溫度計)는 온도를 재는 장치를 말한다.

수은, 알코올, 바이메탈 등을 사용하여 온도에 따라 액체나 고체의 부피가 변하는 원리를 사용하는 온도계가 많다. 초등학교 과학 실험에서 한두 번쯤 보았을 것이다. 요즘에는 전자기력을 사용하는 전자 온도계가 많아지는 추세.

집에 전자 온습도계를 구비하면 여러모로 쓸모가 많다. 저렴한건 1~2만 원선이라 부담도 적다.

몸의 온도를 재는 장치를 체온계라고 부른다. 가장 전형적인 '그림이 나오는 형태'는 입에 물고있는 모양새지만, 실제로는 겨드랑이에 끼워서 열을 재거나 귀에 전자 체온계를 넣는 경우가 많다.

전자 온도계가 많아짐에 따라 귀에다 대고 온도를 측정하는 형태의 전자식 체온계도 많아졌는데, 2009년 신종플루가 확산되자 불티나게 팔려나갔다. 이 체온계의 장점은 비교적 정확하고 측정 속도가 신속하다[1]는 것이다.

그리고 귀에다 잠깐 접촉하는 것도 꺼려하는 학부모가 많아지면서, 비접촉식 적외선 체온계 보급이 점차 늘고 있다. 특히 2020년 코로나19가 유행하며 각종 공공장소에서 체온측정이 시행되었고, 코로나19의 강력한 감염력을 우려하여 비접촉식 체온계 타입이 폭발적으로 보급되기에 이른다.

2. 역사[편집]

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기록에 남아 있는 가장 오래된 온도계는 갈릴레이의 작품이다. 당시 액체가 열을 받으면 팽창한다는 사실은 널리 알려져 있었고, 그는 이를 이용해 1636년에 물 온도계를 개발했다. 다만 물의 비열은 자연에 존재하는 물질 중에서도 손가락으로 꼽을 만큼 높기 때문에 그리 유용한 물건은 아닌 것처럼 보인다.

현재까지도 많이 쓰이는 알코올 온도계와 수은 온도계는 파렌하이트가 각각 1709년과 1714년에 발명했고, 이를 이용해 화씨 단위를 제창했다. 이 단위는 나중에 셀시우스가 섭씨 단위를 제안하게 한 발판이 되었다.

3. 종류[편집]

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• 알코올 온도계: 가장 흔히 볼 수 있는 온도계. 좁은 유리관에 붉게 염색한 알콜을 채운 것이다. 맨 밑에 차 있는 알코올이 온도에 따라 미세하게 팽창/수축하면서 위쪽의 좁은 유리관에 그 변화가 확대되어 나타난다. 여담으로, 알코올의 팽창/수축으로 온도를 측정하는 특성상 온도계가 측정할 수 있는 온도를 넘어 계속 가열하면 알코올이 과도하게 팽창해서 밑 부분이 터져 버린다. [2]
  마찬가지로 수은 온도계도 한계를 넘으면 터진다.
  터지면서 알콜이 근처에 다 흩뿌려지므로 방을 엉망으로 만들고 싶지 않다면 온도계를 너무 많이 가열시키지 말자. 이때 알콜이 기화하면서 술에 취한 듯한 느낌을 받는다. 술에도 알콜이 있으니 똑같은 증상을 보이는 것이다.
• 수은 온도계: 수은의 유해성 때문에 보기 힘들어지는 온도계. 한국에서는 2015년부터 수입 및 제조가 완전 금지되었다.[3]
  그나마 2014년 금지 예정이던 것을 1년간 유예한 것이다.
  원리는 알코올 온도계와 같지만 안에 알코올 대신 수은을 채웠다. 알코올 온도계보다 정확해 예전에는 많이 사용되었다. 각종 문학작품이나 에세이에 많이 나오는 "수은주가 영하로 내려가고" 운운은 바로 이 수은 온도계를 일컫는 것이다.[4]
  수은+기둥 주(株).
  특히 그 정확성 때문에 주로 체온계에 많이 사용되었지만 요즘은 서미스터 온도계(전자온도계)로 많이 대체되고 있다. 녹는점 이하인 섭씨 -38.8도 미만의 온도는 측정할 수 없으며, 이에 대처하는 방법으로는 탈륨을 일부 첨가한 합금을 사용하는 방법과[5]
  수은 항목에도 있지만, 탈륨을 8.5% 수준 함유한 수은합금은 녹는점이 섭씨 -60도 정도까지 내려간다.
  펜테인(MP: -129.8℃)을 착색하여 사용하는 방법이 존재한다.
• 바이메탈 온도계: 서로 열팽창률이 다른 금속판 2개를 붙여서 만든 온도계. 아날로그 시계처럼 생겨 벽에 걸어두는 온도계가 여기에 해당된다. 열팽창률이 다른 금속판 2개를 붙여놓으면 온도의 변화에 따라 휘어지는 성질을 이용한 것. 알코올이나 수은에 비해 반응이 가장 늦다. 온도가 갑자기 변화하면 몇 분은 지나야 반응한다.

• 서미스터 온도계: 전자온도계라고 불리는 것이 바로 이것. 열을 감지하는 센서를 이용하여 온도를 잰다. 전기가 필요하지만, 온도계 중에 반응이 가장 빠르다. 한 예로 체온을 잴 때 수은 체온계는 겨드랑이에 넣고 몇 분은 있어야 되지만, 서미스터 체온계는 귀에다 잠깐[6]
  약 0.5초에서 2초 이내. 사실 이 방식으로는 0.1초면 온도를 잴 수 있지만, 대개는 측정 정확도를 높이기 위해 온도를 여러 번 측정한 다음 평균값을 구하는 방식을 쓰기 때문에 이 정도의 시간이 걸리는 것이다.
  대기만 하면 된다.
• 적외선 온도계: 적외선 복사에너지를 감지하여 온도를 재는 방식. 비접촉식인 것이 특징이다. 너무 고온이라 접촉식으로 온도를 잴 수 없는 장소에서 사용한다. 주로 공업용으로 사용된다. 가정에서도 요리할 때 써먹을 수 있다. 2020년 코로나19 범유행 이후에는 서머스터 온도계의 접촉식 방식은 감염우려가 있어 서머스터 대신 적외선식 체온계가 점차 널리 보급되고 있는 추세이다.
• 갈릴레이 온도계: 밀도가 다른 여러 물체를 액체가 가득 채워진 유리관 안에 넣는 것으로 오늘날은 실용적인 온도로는 사용되지 않고 간지용으로 사용될 뿐.
• 띠 온도계: 특정 온도에서만 밝게 보이고 그 외 온도에서는 검게 보이는 특수 물질을 이용, 종이 띠 모양에 해당 온도를 숫자로 써 넣은 것.## 저렴하고 인테리어 효과도 있으나 대략의 온도만을 알 수 있다. 주로 어항이나 욕조 옆에 스티커 형태로 붙여놓고 수온측정용으로 사용한다.