온도계의 빨간 눈금은 어떻게 해서 온도를 감지하고 움직이나요?

Question

안녕하세요

빨간 온도계를 보면 온도가 높으면 빨간눈금이 올라가고 낮으면 내려갑니다.

문득 궁금한데 어떠한 원리로 온도계의 빨간 눈금은 움직이는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

온도계의 빨간 눈금은 수은 또는 알코올 등의 액체가 높이 변화하는 것으로 온도를 측정합니다.

수은 온도계의 경우, 수은이 금속관 안에서 온도에 따라 팽창 또는 수축하면서 금속관 안에서의 높이가 변화합니다. 이러한 변화된 높이를 눈금으로 나누어서 표시하면, 온도에 따라 빨간 눈금이 변화하게 됩니다.

알코올 온도계의 경우에도 원리는 비슷합니다. 알코올은 수은보다 농도가 낮아서 빠르게 변화하지만, 수은보다 온도범위가 좁아서 한계가 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.

온도계의 빨간색이 움직이는 것은 수은온도계(mercury thermometer)의 경우 수은이 팽창하면서 온도 변화에 따라 빨간색이 움직이게 됩니다.

수은온도계는 수은이 담긴 유리 관 안에 놓인 끝이 뚜껑 모양의 확장 부분과 연결된 막대가 있습니다. 수은은 열팽창 계수가 크기 때문에 온도가 오르면 수은이 팽창하게 되어 유리 관 안에서 위쪽으로 이동하게 됩니다. 그리고 온도가 내려가면 수은은 수축하면서 아래쪽으로 이동하게 됩니다. 이 과정에서 빨간색이 움직이게 되는 것입니다.

하지만 수은은 독성이 있기 때문에 현재는 대부분 디지털 온도계나 알코올 온도계 등으로 대체되어 사용됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.물질은 일정한 온도 범위 내에서 열에 의해 팽창하고, 낮은 온도에서는 수축합니다. 이것을 열팽창이라고 합니다. 열팽창은 물질 내 분자들의 열운동이 증가하거나 감소함에 따라 발생합니다.

온도계의 유리 튜브 안에 있는 액체는 열팽창 특성을 가지고 있습니다. 따라서, 온도가 상승하면 액체는 팽창하여 튜브 내부의 공간을 차지하게 되고, 이로 인해 눈금이 상승합니다. 반대로, 온도가 하강하면 액체는 수축하여 튜브 내부의 공간을 줄이고, 눈금은 내려가게 됩니다.