체온계의 원리와 종류

열을 잴 때 많이 사용하는 체온계는 3가지 종류가 있습니다. 수은 체온계와 체온을 전자체온계로 나눌 수 있는데 전자체온계는 열 전대 체온계와 귀 체온계를 많이 사용합니다.

수은 체온계

아주 가는 관(모세관)에 수은을 넣어 놓았습니다. 물질은 열을 받으면 분자의 운동이 활발해지면서 부피가 늘어납니다.

굵기가 일정한 관 속에 있는 액체의 높이는 부피에 비례하게 됩니다. 수은은 원소 중 상온에서 액체 상태이면서 순수한 상태로 만들기 쉽고 유리 벽에 잘 붙지 않는 성질을 가지고 있습니다.

액체가 유리 벽에 잘 붙는다면 온도의 변화로 부피가 줄거나 늘어도 높이가 바로 변하지 않습니다.

물질마다 부피가 온도에 비례하는 온도 영역이 다릅니다. 수은은 섭씨 영도에서 100도 사이에는 약간의 오차가 있으나 비교적 정확하게 잴 수 있습니다.

가격이 싸고 손쉽게 잴 수 있는 반면에 수은에 의한 환경 오염으로 앞으로는 사용이 점차 금지될 거라고 합니다.

 

전자 체온계

전자체온계중 많이 사용하는 체온계는 열 전대 방식과 복사 온도를 측정하는 방식이 있습니다.

1. 열 전대 체온계

입이나 신체여러부위에 사용할 수 있는 있습니다.

열 전대는 서미스터(thermistor)라고도 합니다. 금속이나 반도체는 온도가 높아지면 원자핵이 열 때문에 운동을 많이 하면서 전자의 움직임을 방해해서 전기저항이 커집니다.

예전에는 실험실에서 직접 온도계를 눈으로 볼 수 없는 장치에 꽂아서 온도를 측정하는 데 사용해 왔습니다.

반도체 중에서 온도가 변할 때 안정적으로 전기저항이 변하는 성질을 이용해서 체온을 잽니다. 가정에서 가장 쉽게 준비해 놓을 수 있는 체온계입니다.

2. 귀(적외선) 체온계

귀에 측정하는 적외선 체온계가 있습니다. 고막에서 나오는 적외선의 세기를 검출해서 측정하는 방법입니다.

적외선 복사 센서는 복사에너지는 온도의 4제곱에 비례한다는 스테판 볼츠만 법칙을 이용한 것입니다.

복사에너지는 온도의 4제곱에 비례합니다.

온도가 37도에서 38도로 1도 높아지면 온도의 비는0.32% 밖에 되지 않습니다.

복사에너지는 온도의 4제곱에 비례하기 때문에 1.3%가 증가하기 때문에 비교적 잘 측정할 수 있습니다.

온도에 민감한 복사에너지의 양을 측정해서 온도로 환산해서 숫자 창에서 읽을 수 있게 만든 것입니다.