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내가 만든 온도계 목록

조회 : 15961 | 2004-11-10

1. 실험 목적
이곳의 온도는 몇 도일까요? 온도계만 있다면 현재 온도를 쉽게 알 수 있는데… 아주 간단한 재료를 이용하여 온도계를 만들어 주변의 온도을 측정해 볼까요?



2. 실험준비물
필름통, 빨대, 고무 찰흙, 물, 빨간색 식용 색소(또는 빨간색 물감), PET병, 송곳, 수조, 더운 물과 찬 물


3. 실험방법
① 빈 PET병에 물과 식용 색소를 섞는다
② 필름통 속에 ①의 용액을 1/5 정도 넣는다
③ 송곳으로 필름통 뚜껑에 빨대 크기 만한 구멍을 뚫고, 빨대를 꽂는다
④ 뚜껑을 닫고 고무 찰흙으로 봉한다
⑤ 필름통 실험장치를 더운물과 찬물에 번갈아 넣어보면서 어떤 일이 일어나는지 관찰한다












4. 실험 속 과학원리
1) 온도계의 원리는?

일정한 압력하에서 기체의 온도가 올라가면 부피는 1℃ 올라갈 때마다 0℃ 때 기체부피의 1/273씩 증가한다(샤를의 법칙)
즉 기체의 부피는 온도에 따라 변한다. 물온도계를 손으로 감싸쥐거나 더운 물에 넣으면 필름통 안 기체의 부피는 늘어난다.
늘어난 기체의 부피는 물에 압력을 가해 물이 빨대를 통해 위로 올라가도록 한다.
필름통을 얼음물 속에 넣으면 필름통 내부의 기체 부피는 감소해 빨대안의 물이 내려간다. 즉 기체 부피의 팽창 수축에 따라 액체가 움직이는 것이다.

2) 빨간 용액이 움직이는 이유는?

공기가 열을 받으면 팽창하는데 일정한 압력하에서 기체의 부피는 1℃ 올라갈 때마다 0℃ 기체의 부피의 1/273씩 증가합니다(샤를의 법칙). 즉 기체의 부피는 온도에 따라 변한다는 것입니다. 물 온도계를 더운 물에 넣으면 필름통 안의 기체의 부피가 늘어나서 물에 압력을 가하게 되어 그 힘에 의해 물이 빨대를 통해 위로 올라가는 것입니다( 그러므로 이 온도계의 이름은 정확하게 말하면 '믈온도계'가 아니라 '공기온도계'라고 해야겠네요). 그리고 얼음물 속에 넣으면 기체의 부피가 감소하여 압력이 낮아져 빨대 안의 물이 내려갑니다.


3) 내가 만든 필름통 온도계로 온도가 몇 도인지 알아낼 수 있을까? 어떻게 하면 될까?

예를 들어
- 온도계로 더운 물의 온도를 잰다. - 40℃
- 필름통 온도계를 물에 넣어 올라간 눈금을 표시한다 - 40℃
- 온도계로 찬물의 온도를 잰다 - 10℃
- 필름통 온도계를 물에 넣어 눈금을 표시한다 - 10℃
- 10℃ - 40℃ 사이를 일정한 간격으로 나누어 눈금을 만든다.


4) 내가 만든 온도계와 알코올 온도계가 측정한 온도가 같은가? 차이가 난다면 그 이유는 무엇일까?

온도계에서 가장 중요한 점은 같은 온도에서 언제나 같은 눈금을 가리켜야한다.(당연한 이야기 같지만...) 하지만 공기온도계의 문제점은 기압에 영향을 받는다는 것이다. 날씨가 맑은 날과 비오는 날 측정한 온도가 다르다면 정확한 온도계라고 할 수 없겠죠!
현재 사용하고 있는 일반적인 온도계는 에틸알콜(액체)의 열팽창(1℃상승시마다 약 1/500씩 부피 증가)을 이용하여 로버트 후크(현미경으로 세포를 발견한)가 1664년에 만든 알콜 온도계이다. 에틸 알콜은 끓는 점이 78.5℃이고 녹는점은 -114.5℃이므로 저온의 측정 범위가 수은 온도계보다 넓다.
한편 1724년 가브리엘 파렌하이트(Fahrenheit. 화씨온도의 단위)는 수은을 액체로 사용했다. 수은은 열팽창율이 일정하고(따라서 정확한 온도를 재는데 이용됨), 유리관에 달라붙지 않으며, 상당한 온도 범위에서 액체로 존재(-38.9?356.5℃)할 수 있어 넓은 범위의 온도(특히 고온)를 측정해 낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그리고 은색을 띠므로 우리 눈으로 온도의 변화를 쉽게 확인할 수 있다.


5) 최초의 온도계는?

최초의 온도계는 A.D 170년 경 그리스의 의사인 갈렌에 의해 만들어졌다. 그 온도계의 이름은 ‘thermoscopes'(온도를 눈으로 볼 수 있다는 의미).
그들은 긴 관이 달려있는 유리 전구 안에 색소를 탄 물을 넣었다. 한편 갈릴레오는 1610년 색소물 대신 와인을 사용하기도 했다. 관속에 있는 공기중의 약간은 밖으로 뽑아지는데, 이는 액체가 관으로 올라오게 하기 위해서이다. 그리고 전구안에 남아있는 공기는 열을 받거나 차가와지면 기체 팽창과 수축에 의해 물기둥의 높이가 변하게 된다.(이 온도계가 우리가 만든 온도계와 원리가 같네요.)









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