온도계 - 온도는 뜨거운지 차가운지 하는 감각적인 정도를 객관적으로 표현하고자 도입한 것이다. 물을 기준으로 온도의 눈금을 정하는데 온도눈금의 종류는 여러가지가 있다. 그러나 일상생활에서는 섭씨온도와 화씨온도를 많이 사용한다. 유럽이나 미국인들은 화씨온도를 이용하고 동양인들은 섭씨온도를 많이 쓴다. 물이 어는점이 0도이고 끓는점이 100도이다. 화씨온도는 물이 어는점을 32도, 끓는점을 212도로 정하고 그 사이를 180등분한 온도이다. 섭씨나 화씨온도라고 이름붙인 것은 흥미롭다. 셀시우스란 서양인이 정한 온도눈금을 번역할 때, 셀씨 성을 가진 사람의 온도란 의미로 섭씨(攝氏)가 되었고 화씨온도는 화렌하이트란 서양인의 성씨를 화씨(華氏) 성이라 번역하여 생겨난 용어이다.
온도계의 종류도 다양하지만 보통은 유리로 만든 대롱온도계를 흔히 사용하고 있다. 온도계는 먼저 유리로 대롱을 만들고 윗부분을 깔대기처럼 처리하여 착색알콜을 부은 후 아래를 가열하면 공기가 팽창하여 빠져 나간다. 다시 식히면 진공상태가 되므로 알콜이 좁은 틈으로 빨려 들어간다. 이제 윗부분을 밀봉한 후 얼음물에 담궈서 0도 위치를 표시하고 끓는물에 넣어 100도 위치를 정한다. 그 사이를 100등분하면 온도계가 만들어 지는 것이다. 대롱온도계의 기본원리는 대롱속의 물질이 열을 받아 팽창하는 성질을 이용하는 것이다.
온도계로 온도를 체크하며 생활하면 열관리를 효율적으로 할 수 있다. 커피는 50 내지 62도가 적당하고 홍차는 68도가 좋다. 백열전구의 필라멘트 부분은 2,100도이며 가스 불꽃의 파란 부분은 1,850도 이다. 우리의 체온은 36.5도 쯤이고 고양이는 39도, 개는 38도의 체온을 유지한다.
가정에서 사용하지는 않지만 용광로 내부의 온도나 별의 온도를 측정할 때는 Wien의 복사 법칙을 적용하는 비접촉식 광학온도계를 이용하고, 전기회로를 구성하여 스스로 일정온도를 유지하게 할 경우는 저항온도계나 열전쌍(Thermocouple)을 이용한다. 저항온도계는 온도가 증가함에 따라 금속의 저항이 증가하는 원리를 이용하는 것이고, 열전쌍은 서로 다른 두 금속을 접합하여 온도차를 주면 전기가 흐르는 성질을 이용한 것이다. 이들 전기회로를 적용한 온도계는 전류계에 대응 온도눈금을 준 온도계라고 볼 수도 있다.
최근에 레이져온도계로 잘못 알려진 온도계가 많이 시판되고 있는데 이는 엄밀하게 말해 레이져 온도계가 아니다. 측정시 발사되는 레이져는 측정 위치를 지시하기 위한 것일 뿐, 실제 온도측정은 측정지점에서 방출되는 전자기파를 이용해서 이뤄진다. 전자기파 온도측정이란 앞의 광학온도계와 같은 Wien의 복사원리를 이용하되, 광다이오드 센서나 반도체 광센서를 활용하는 점이 다르다.
Wien의 복사법칙은 물체의 종류에 상관없이 물체의 표면에서 원자와 전자들의 열진동으로 인하여, 주된 에너지를 갖고 방출되는 전자기파의 파장은 표면의 절대온도Tk(=273+t℃)에 반비례한다는 법칙이다.
