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온도계로 탐구해 보자, 온도 조사! 목록

조회 : 5378 | 2014-08-12

사계절 중 여름은 「더워」「차가워!」「시원해」등등 온도를 나타내는 단어를 많이 쓰는 계절입니다. 과학에서는 뜨거움과 차가움을 온도로 나타냅니다. 온도계를 이용한 관찰과 실험에 뛰어나신 일본 토호대학 물리학과 사카이 야스히로 교수님께 온도계로 읽어 낸 수치로 물질의 성질 등을 추리하는 방법을 배웠습니다.

 

온도를 재며 관찰할 때 주의할 점

1.     온도계는 측정 가능한 범위에서 선택

2.     눈금은 눈높이에서 읽는다.

3.     온도계에 직접 빛이 닿지 않도록 측정한다.

 

 

온도계 하나로 여러 곳을 측정해 보자

 

- 다양한 온도계가 있는데, 어떤 것을 선택하면 좋을까요?

 

달인: 벽걸이 형, 스탠드 형, 실형, 막대형 등이 있는데, 중요한 것은 형태가 아니라 측정할 수 있는 범위입니다. 예를 들어, 튀김기름의 온도를 측정하기 위해 측정범위가 섭씨100도인 온도계를 사용한다면 온도계가 깨져버려 위험합니다.

 

- 먼저 온도계의 올바른 측정법을 가르쳐 주세요.

 

달인: 되도록 눈높이에서 눈금을 읽습니다(사진 참조)

온도측정법

 

- 다양한 것들을 측정해 보고 싶은데요.

 

달인: 오늘은 날씨가 좋으니 밖으로 나가보는 건 어떨까요? 온도 차를 보이는 곳이 많아 재미있을 겁니다. 스스로 찾아내어 온도를 측정해 봅시다.

- 잔디밭에 색이 다른 곳이 있네요.

달인:인공 잔디와 천연 잔디가 이웃하고 있군요. 먼저 손으로 만져 온도를 느껴 보세요.

- 인공 잔디 쪽이 뜨겁게 느껴집니다.햇볕이 같은 양으로 내리쬐었을 텐데 신기하네요.

달인: 잔디 표면 온도를 재어 보겠어요? 주의할 점은 직사광선이 온도계에 닿지 않도록 하는 것입니다.

- 인조 잔디가 30, 천연 잔디가 22, 역시 인조 잔디쪽이 역시 온도가 더 높네요.

달인: 감각의 차이를 수치로도 확인할 수 있었습니다. 수치로 나타내면 사물의 성질을 알 수 있지요. 아스팔트나 땅 표면 온도 등 도 측정하여 비교해 봅시다. 여름에는 예상보다 온도가 높은 곳이 있습니다. 여러 장소나 다양한 높이에서 온도를 측정한 후, 왜 온도가 다를까 생각해 봅시다. 잔디 온도 측정

여름에는 볕이 드는 곳, 그늘 진 곳 등 장소에 따라 온도 차이가 큽니다. 또 같은 장소라도 지표로부터 높낮이에 따라 온도가 다른 경우가 많습니다. 토호대학 이학부 물리학과4학년 하세가와 토오루 씨가 도우미 역할을 해 주셨습니다.

 

인공잔디 천영잔디 온도차

 

 

일상의 “WHY" 를 조사해 보자!

- 온도 측정만으로 여러 가지를 알 수 있었는데요, 그 밖에도 우리 주변의 것들을 좀 더 알아보고 싶습니다.

달인:계절과는 좀 벗어나겠지만, 일례로 냄비 속 물과 두부의 온도 변화를 조사해 봅시다.

- 실험 준비는 어려울까요?

달인: 간단합니다! 가스오븐레인지에 냄비를 올린 후 안에 물과 두부를 넣습니다. 물과 두부의 온도는 막대 온도계를 넣어 재어 봅시다(일러스트 참조).

두부 온도재기

 

이해를돕기위해냄비의내부를단면도로나타내었습니다. 온도계는냄비바닥에닿지않도록주의합니다. 두부는 찌개용두부보다 부침용두부가 고정하기 쉽습니다.

 

그래프를 그려보면 알 수 있다

-측정은 어떻게 합니까?

달인: 점화 전에 물과 두부의 온도를 기록해 둡니다.점화 후에는 예를 들어1분 간격으로 노트에 온도를 기록합니다.1분으로 정한 경우 혼자서 관찰과 기록을 하기에 벅찰 수 있으므로 두세 명이 역할을 나누어 협력해도 좋을 것입니다.

- 불은 언제 끄나요?

달인: 끓기 시작하면 끕니다. 불을 끈 후에도 기록을 계속하세요. 물론 불을 켜고 끈 시점도 잊지 않고 기록합니다.

- 선생님, 온도계가 빠졌습니다!

달인:괜찮습니다. 바로 되돌려놓고 그대로 실험을 계속하세요. 기록에는 남겨둡시다.

온도변화

 

실패는 배움으로 가는 길!

- 기록이 완료되었습니다.

달인: 그럼 그래프를 그려 보고 생각해 봅시다.

- , 온도계가 빠졌던 부분이 수치로 나타나 있습니다.

달인: 어디 한번 볼까요?정말 기록에도 잘 나타나 있군요. 기록이 있으면 그 상황을 설명할 수 있습니다.그래프를 보고 그 밖에 어떤 것을 알 수 있습니까?

- 불을 끈 후, 물 온도는 떨어졌지만, 두부의 온도는 조금 오른 후 내려가는데 그 정도는 작아 보입니다.

달인: 물은 두부에 비해 빨리 뜨거워지고 쉽게 식는 반면에, 두부는 쉽게 뜨거워지지 않지만 쉽게 식지 않는다고 말할 수 있겠네요.

- 두부는 왜 쉽게 식지 않는 건가요?

달인: 두부는 보온성이 높은 물질 같아요. 두부와 물의 성질 차를 온도를 측정해 알 수 있었습니다. 지금은 여름이니 차가운 날 두부 음식도 알아보는 건 어떨까요? 물과 비교해 차가운 두부가 상온이 되기까지의 변화를 조사해 보아도 좋을 것 같습니다. 다양한 것들을 자유롭게 생각하고 확인해 봅시다.

- 과학 실험이라고 하면 실패하진 않을까 겁이 나는데요…….

달인: 물론, 두부와 물 온도 상승폭 등의 보고기록을 위해서는 재실험을 하는 편이 좋습니다. 하지만 그렇지 않을 경우에는 실패가 아니라 왜 이번 실험과 같은 결과가 나왔는지, 다음 번에는 어떻게 해야 할지 배우는 과정입니다. 온도측정은 학교나 가정 어디서나 할 수 있습니다. 생각처럼 잘 되지 않더라도 괜찮습니다. 앞으로 다양한 것들을 경험하고 온도를 재면서 “ 왜 ”라는 의문을 가지고 생각해 봅시다.

다양한 온도계

 

 

주변의 온도계

다양한 온도계

①책상형 온도계 ②막대 온도계 ③액정온도계(색의 변화로 온도를 읽는다)

 

 

벽걸이용 온도계

벽걸이 온도계

 

벽에걸어 사용한다. 섭씨와 화씨 두 가지 눈금이 적혀 있는 것도 있다.

 

 

적외선방사 온도계

적외선방사 온도계

물체의 표면에서 방출되는 적외선 양을 바탕으로 온도를 측정한다.

 

 

 

열전대 온도계

열전대 온도계

다른2개의 금속을 이용해 전위차로 온도를 표시한다.

 

 

달인  사카이 야스히로

사카이 야스히로

1962년생. 토호 대학 이학부 물리학과 교수. 이학 박사.

초중고교학생을 대상으로 실험 교실을 열고 있다. 과학 논문 콘테스트 등의 심사위원도 담당하고 있다.

 

 

 

© Science Window

발행인일본 독립행정법인 과학기술진흥기구

출처: Science Window / 2014 7~9(통권 54)

- 사진: 카메이 히로아키 / 일러스트 : 마카 베어 키오
 

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