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우리는 따뜻한 사람입니다 - 체온계 목록

조회 : 11206 | 2008-10-27


체온계로 측정한 체온은 37.9 oC입니다. 너무 높은가요? 입 안을 측정할 경우 정상적인 체온은 37 oC입니다. 그러나 실제로는 측정하는 곳과 사람마다 약간의 차이가 있어요. 열이 난다는 것은 어른의 입 안을 기준으로 할 때, 오전에는 37.2 oC, 오후에는 37.7 oC보다 높은 것을 말합니다.
온도와 열은 어떻게 다른가요?


온도란 차갑고 따뜻한 정도를 수치로 나타낸 것입니다. 이러한 기준이 없다면 사람마다 느끼는 정도가 다르겠지요? 따라서 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯이 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것이에요.
그렇다면 열의 이동이란 무엇인가요? 전에는 열소가 많은 따뜻한 곳에서 열소가 적은 차가운 곳으로 열소가 이동하여 온도가 같아진다고 생각했었습니다. 그러나 열의 이동이란 열소가 아니라 물질의 운동 에너지가 전달되는 것입니다.


공기가 들어있는 풍선을 생각해 볼까요? 풍선을 따뜻한 곳에 두면 풍선이 팽창합니다. 즉 풍선 내의 공기가 주위로부터 열을 흡수해서 운동에너지가 증가하기 때문이지요. 이처럼 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열, 즉 운동에너지가 이동하여 두 물질의 온도가 같아지는 것입니다.





1) 온도는 어떻게 측정하나요?
온도계로 측정하지요. 온도계는 온도에 따라 변하는 물질의 성질을 이용하여 만드는데, 가장 많이 사용하는 것은 액체의 부피 팽창을 이용한 알코올온도계와 수은온도계입니다.





체온계, 수은온도계, 그리고 알코올온도계


온도계


알코올온도계는 알코올 등에 색소를 섞어서 한쪽 끝이 볼록한 가는 유리관에 넣어서 만듭니다. 알코올은 끓는점이 낮기 때문에 주로 100 oC 이하의 온도 측정에 사용해요. 수은온도계에 사용하는 수은 금속은 넓은 온도(-40~356.5 oC)에서 액체이기 때문에 약 300 oC까지 측정할 수 있어요. 그렇다면 수은온도계와 체온계는 어떤 차이가 있나요? 체온계도 수은 금속을 사용하지 않나요?



2) 체온계의 비밀?
체온계의 역할은 정확한 체온을 측정하는 것이지요. 왜냐하면 작은 체온의 차이도 환자의 상태에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 그러나 수은온도계는 눈금이 금방 달라지기 때문에 정확한 체온을 읽을 수가 없어요. 따라서 체온계를 사용합니다.
어떤 차이가 있을까요? 이들의 차이는 모세관의 구조입니다. 비슷해 보이지만 수은온도계와는 달리 체온계의 모세관에는 좁고 잘록한 부분이 있습니다. 어디에 있나요? 좁고 잘록한 부분이? 잘 보이지 않지요?

 

 





일반 수은온도계와 체온계
온도계


체온계의 좁고 잘록한 부분을 ①번 방향에서 보면 약간 좁지만, ②번 방향으로 보면 거의 보이지 않을 정도로 가늘어요. 즉 체온계의 모세관을 ①번 방향에서 눌러서 만들었기 때문에 납작한 것입니다. 그렇다면 모세관의 일부를 이렇게 만든 이유는 무엇인가요?





체온계의 좁고 가느다란 부분을 ①번과 ②번 방향에서 본 것(50배)


체온계


수은온도계와는 달리 체온계는 몸에서 떼어도 수은이 제자리에 머물러 있기 때문에 체온을 정확하게 측정할 수 있어요. 즉 모세관의 좁고 잘록한 부분이 수은을 떠받치고 있는 것입니다. 어떻게 이것이 가능할까요? 그것은 표면장력 때문입니다.

 

 



유리 위에 떨어진 수은 방울


수은방울


수은을 유리 위에 떨어뜨리면 동그란 방울을 만들지요? 왜냐하면 수은은 비극성이기 때문에 극성인 유리보다, 자신들끼리의 결합력이 더 세기 때문에 유리 그리고 공기와 접촉하는 표면적을 가능한 한 작게 만드는 힘이 생기는데, 이것이 바로 표면장력입니다. 그런데 방울이 커질수록 아래쪽으로 작용하는 중력이 커지기 때문에 방울은 타원형이 되는 것입니다.



3) 체온계와 표면장력?
그런데 체온계에서 수은이 제자리에 머물러 있는 것과 표면장력은 어떤 관계가 있나요? 위쪽에 있는 수은이 좁고 잘록한 모세관을 통과하려면 표면적이 매우 커지게 됩니다.
예를 들어 직경이 2 mm, 높이가 8 mm인 수은 기둥의 부피는 πr2h = 25.1 mm3, 표면적은 2πrh = 50.2 mm2입니다. 이 수은 기둥을 직경이 0.2 mm인 관에 채우려면 25.1 mm3 = π(0.1)2h, 즉 관의 높이는 800 mm가 되며, 표면적은 2πrh = 502 mm2로 10배 이상 더 커집니다. 따라서 이 경우 매우 큰 표면장력이 생기기 때문에 수은은 모세관을 통과할 수 없는 것입니다.

 



그림. 일반 수은 온도계와 체온계의 비교


온도계와 체온계




따라서 수은을 아래로 떨어뜨리려면, 힘차게 흩뿌려서 표면장력보다 더 큰 원심력을 가해야 하지요. 와! 단순한 체온계에도 표면장력, 중력, 원심력과 같은 다양한 힘들이 작용하고 있는 것을 알 수 있지요?



4) 감기엔 아스피린???


아스피린은 미국에서만 1인당 매년 300 알 정도를 복용하는 진통 해열제이지요. 여러분도 먹어본 적이 있지요? 아스피린은 어떻게 만들까요? 예전에는 열이 날 때, 버드나무 껍질 등을 달인 물을 마셨어요. 버드나무 껍질이 해열 및 진통, 소염에 효과가 있다는 것은 기원전에 만들어진 파피루스의 기록에도 남아있다고 합니다. 즉 버드나무 껍질에 있는 살리신이라는 물질이 약효를 나타냈던 것입니다.
그러나 살리신은 심한 냄새와 구역질의 부작용을 일으켰지요. 이후 ‘호프만’은 살리신 성분과 식초의 주성분인 아세트산을 반응시켜서 아스피린을 만들었답니다. 너무 간단한가요?
이외에도 타이레놀, 부루펜, 게보린, 펜잘, 사리돈 등과 같은 진통 해열제가 있는데, 일부 부작용이 있어요. 위가 안 좋은 사람은 아스피린, 간이 나쁜 사람은 타이레놀을 피해야 합니다. 무엇보다도 가장 좋은 것은 충분한 휴식과 영양을 섭취하는 것이겠지요?

 

 





그림. 바늘처럼 생긴 침상의 아스피린 결정(200배)

아스피린결정

5) 같이 해 볼까요?

체온은 측정하는 부분과 사람마다 다릅니다. 디지털 체온계를 이용하여 친구들의 체온을 측정하여 어떤 분포를 나타내는지 알아볼까요? 물론 측정할 때마다 알코올로 간단하게 소독을 해야 합니다.

 

 






표



Quiz. 이것은 무엇일까요?


‘하늘엔 조각구름 떠있고, 강물엔 유람선이 떠있고~~ 아! 아! 우리 대한민국 아! 아! 우리조국 아! 아! 영원토록 사랑하리라’
정수라의 ‘아! 대한민국’의 가사입니다. 여러분들도 우리 조국 대한민국을 사랑하지요? 갑자기 생뚱맞게 무슨 소리인가요? 1960년 대 말에 베트남 전쟁에 한국군이 파병되었습니다. 약 7년 동안 연인원 35만 명이 참전했고, 약 5 천여 명의 한국군 사망했지요.
당시 초대 주월 사령관이셨던 ‘채명신’ 장군께서 강연회에서 하신 말씀입니다.
“전선을 돌면서, 필요한 것을 물었더니, 병사들이 김치가 먹고 싶다고 해요. 그래서 대통령께 건의했고, 대통령은 연합군 사령부인 미국에 김치 통조림을 요청해서 우리 기술로 만든 김치 통조림이 보급되었어요. 그런데 통조림 가공 기술이 부족해서 김치에 뻘겋게 녹슨 물이 우러나오자 병사들이 먹지 않는 거예요. 그래서 병사들에게 말했어요.“이것은 고국에 있는 우리 부모들이 기른 배추로 만들었으니, 우리가 먹어야 달러가 조국에 돌아갈 것이 아니겠는가?”






캔


불과 몇 십 년 전만 해도 못사는 나라였던 우리나라가 이렇게 풍요롭게 된 것은 우리 부모님 세대의 희생이 있었기에 가능한 것이지요. 이러한 캔을 만드는 산업도 베트남에 파병된 한국군에게 통조림을 공급하면서 발전하기 시작한 것입니다.
그렇다면 앞줄에 있는 다섯 개와 뒷줄의 일곱 개의 캔들의 차이점은 무엇일까요?



주제!
온도
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화재, 원리를 이해하면 예방할 수 있습니다.
*초등6학년 2학기 연소와 소화
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