온도계: 두 판 사이의 차이

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물질은 온도가 변화하면 팽창·수축하기 때문에, 이를 이용해서 온도를 측정할 수가 있다. 기체의 열팽창을 이용한 것으로서 기체온도계가 있는데 그 취급이 복잡하기 때문에 연구용 등 특별한 목적에 사용되고, 일반적으로는 액체·고체의 열팽창을 이용한 온도계를 사용한다. 유리 온도계나 부르동관식(Bourdon 管式) 온도계는 알코올 또는 수은의 열팽창을 이용한 것이며, 바이메탈식 온도계는 금속의 열팽창을 이용하고 있다. 수은은 응고점이 -38.9℃, 비등점이 357℃이므로, 보통 수은을 넣어서 만든 유리온도계는 -30 ∼ 360℃ 정도의 범위에서 사용된다. 수은의 윗부분에 고압 가스를 넣은 온도계라면 650℃ 정도까지에 사용할 수 있다. 알코올 따위의 유기액체(有機液體)를 이용한 온도계는 -100℃에서 200℃까지에 쓰인다. 유리온도계는 들어 있는 액체가 전부 측정하려는 온도로 되었을 때 정확한 온도가 측정되는 점에 주의해야 한다. 예컨대 액체의 온도 측정에서는 수은이나 알코올 등의 감온액(感溫液)이 측정액 속에 전부 들어가 있는 상태에서 눈금을 읽어야 하는 것인데, 실제로는 측정액면 위에 감온액의 끝이 약간 나온 상태에서 눈금을 읽는다. 체온계도 유리온도계의 일종이다. 이것에는 수은이 들어 있는 구부(球部)와 모세부(毛細部)와의 접속부(接續部)에 유점(留點)이라고 하는 매우 가늘게 된 부분이 있다. 체온을 측정한 다음 체온계를 꺼내면 수은의 온도가 떨어지는데, 유점에서 수은이 끊어져서 모세부에 남은 수은은 구부에 되돌아가지 않고 그대로 머물러 있다. 이 수은은 체온계를 흔들어야만 유점의 가느다란 부분을 통해서 주부로 되돌아간다. 부르동관식 온도계는 감온부(感溫部)와 부르동관과 그 사이를 접속하는 도관(導管)으로 구성되었고, 그 내부에 액체가 가득 들어 있다. 감온부를 측정부(測定部)에 놓으면, 측정부의 온도에 의해서 온도계 속의 액체가 팽창 또는 수축하고, 그것이 압력의 변화로 되어 부르동관에 전달되어 부르동관의 끝이 변위한다. 그 변위는 치차에 의해서 확대되어 지침에 전달된다. 수은을 사용한 것은 -30 ∼ 600℃ 정도의 범위에서 사용되는데, 그 측정정도는 1 ∼ 2%이다. 열팽창 계수가 크게 다른 2종의 금속판을 맞붙인 판을 바이메탈이라고 부른다. 이 판에 가열하면 열팽창 계수가 작은 금속판쪽으로 구부러지는데, 그 구부러지는 정도는 온도에 따라서 변화한다. 이것을 이용하여 온도를 측정하는 것이 바이메탈온도계이다. 이 온도계는 측정 결과를 전기계(電氣系)에 전달하기가 편리하며, 전기다리미 등의 온도 조절에도 이용된다.
 
==[[ 열전온도계 ==]]
{{참고|열전대}}
두 가지의 각각 다른 금속선을 접속했을 때 두 개의 접점 온도가 다르면 [[기전력]]이 생겨서 회로에 전류가 흐른다. 이 기전력을 열기전력이라 부르고, 이 열기전력을 이용하기 위해서 사용하는 두 가지의 금속선을 열전대(熱電對)라고 한다. 열전대의 열기전력은 열전대를 구성하는 2종의 금속선의 종류와 두 접점의 온도에 의해서 달라지며, 금속선의 굵기·길이나 두 접점 이외의 온도에는 영향받지 않는다. 따라서 한쪽의 접점을 일정한 온도로 유지하면 열기전력은 다른 접점의 온도만으로 정해진다. 그러므로 그 온도와 열기전력과의 관계를 미리 알아둠으로써 온도를 측정할 수가 있는 것이다. 온도 측정에 사용하는 열전대의 접점을 측온접점이라고 하며, 다른 접점은 일정한 기준온도로 유지하기 때문에 기준접점이라고 한다. 일반적으로 측온접점의 온도가 기준접점의 온도보다 높으므로 기준접점을 가리켜 냉접점이라고도 한다. 실제의 온도 측정에서는 측정 회로에 열전대를 접속해서 전압계로써 열기전력을 측정하여 측온접점의 온도를 알아보는 것이다. 이 경우 S1, S2가 기준접점이 되며, 이 두 접점은 기준 온도로 유지되어야 한다. 흔히 사용되는 열전대는 백금로듐과 백금(PR열전대), 구리와 콘스탄탄(CC열전대) 등이다. 알맞은 열전대를 사용하면 -200∼1,400℃ 범위의 온도 측정이 가능하므로 공업상의 온도 계측에 널리 쓰고 있다.