우리는 얼음을 만졌을 때는 차가움을 느끼고, 따뜻한 차가 담긴 찻잔을 만졌을 때는 따뜻함을 느끼게 된다. 이와 같이 차갑고 따뜻한 정도를 숫자로 나타내는 것을 온도라고 한다.

온도계는 어떤 원리일까?

생활속에서 가장 많이 이용되는 알코올 온도계와 수은 온도계는 온도에 따라 물질의 부피가 변한다는 원리를 이용해서 만든 것이다. 물질들은 대부분 열을 받아 온도가 높아지면 분자들의 움직임이 활발해져서 차지하는 부피가 커지게 된다. 반대로 열을 뺏기면 분자들의 움직임이 느려지고 부피가 줄어드는데 이를 수축이라고 한다.

온도계에 알코올과 수은이 주로 사용되는 이유는 온도에 따른 부피의 팽창과 수축이 다른 물질보다 더 잘 일어나기 때문이다. 특히 알코올은 낮은 온도를 측정할 때 많이 사용된다. 이는 알코올의 어는 온도가 영하 117도로 매우 낮기 때문이다.

갈릴레오가 첫 발명

온도계는 1592년 갈릴레오가 발명했다. 당시 갈릴레오가 발명한 온도계는 기체를 이용한 기체온도계. 온도가 변하면 기체의 부피가 변한다는 원리를 이용해서 온도변화를 알 수 있도록 했다. 그러나 구체적인 온도 단계가 없었기 때문에 현재와 같이 몇 도라고 측정할 수 없었다.

갈릴레오 온도계는 간단한 실험으로 알 수 있다. 먼저 삼각플라스크와 매스플라스크를 기울여 매스플라스크의 액체가 다 빠져 나가지 않게 거꾸로 세운다. 그리고 헤어드라이어를 켜서 가까이 가져가면 기체가 팽창하고, 빨간색의 액체는 점점 아래로 내려가는 것을 볼 수 있다.

헤어드라이어를 끄면 다시 액체가 위로 올라간다. 온도가 낮아져서 기체가 수축하는 것이다. 갈릴레오의 온도계가 발명된 뒤 다양한 형태의 온도계가 만들어졌다.

그 가운데 스웨덴의 천문학자 셀시우스(A. Celsius, 1701~1744), 네덜란드의 파렌하이트(G. Fahrenheit, 1686~1763)가 제안한 온도 체계가 비교적 널리 사용되었다. 화씨는 파렌하이트의 이름을 한문(華氏)으로 쓴 것으로 물의 어는점을 32로 하고 물이 끓는점을 212로 하여 그 사이를 180등분했다.

이후 1742년 셀시우스는 수은을 사용해서 물의 어는점을 0으로 하고 끓는점을 100으로 했다. 섭씨도 셀시우스의 한문이름(攝氏)에서 유래됐다. 1848년에는 켈빈(1824~1907)이 절대온도를 도입했다. 이 온도체계에서 '0' K는 기체의 부피가 0이 되는 극한온도인 영하 273.15도와 일치한다. 섭씨눈금으로 나타낸 수치에 273.15를 더한 것이 절대온도가 된다.