기계공학 - 온도측정 실험

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기계공학 - 온도측정 실험
온도 측정

1. 온도계의 종류

(1) Glass bulb 온도계

우리가 일상생활 속에서 흔히 사용하고 있는 Glass bulb 온도계는 열역학 제 0법칙에 근거하여 정량적 방법으로 시스템의 온도를 측정하는 기구이다.
다음 식은 온도를 나타내는 식이다.

(6.1)

이 식에서 t는 물체의 온도이며 x는 물성치의 변화이다. a와 b는 상수로서 어는점과 끓는점 같은 물체의 물성치와 상관적인 관계가 있다. 예를 들어 수은은 -38.9 ℃에서 356.7 ℃까지 액체 상태이다. 액체상태 수은은 따뜻해지면 선형적 비율로 팽창하는데 그 비율은 계산 가능하다. 아래 그림에서 bulb 안의 수은의 팽창율은 유리의 scale에 의해서 측정된다.

그림 6.1 Glass bulb 온도계

(2) 열전대 (thermocouple)

한자로는 熱電對, 영어로는 Thermocouple 로 적는다. 한자나 영어를 잘 살펴보면, 對 그리고 ...couple 이라는 단어를 사용하고 있다. 복수명사에 서 알 수 있듯이 열전대는 두 가지 금속으로 구성된다. 두 종류의 금속의 한 끝을 접합시켜 감지 기능을 만든다. 이것을 측온 접점(Hot junction) 이라고 부른다.

결국 열전대는 측온 접점으로부터 두 선으로 갈라지는 데,
ⓐ 이 두 선을 열전대 소선(Element) 라고 한다.
ⓑ 이 두 개의 소선은 각각 절대지벡계수가 큰 쪽이 (+), 작은 쪽이 자동으로 (-)가 되어 계측기 입력단자에 연결한다.
ⓒ 이때 단자에 연결되는 열전대 소선의 말단을기준 접점부(Reference Junction) 라고 부른다.
이렇게 구성이 되면 열전대의 감지부인 측온 접점 에 임의 온도가 되도록 열이 가해지면, 기준접점 과의 온도차이 만큼 열기전력(emf)이 발생되어 연결된 전압계에 전달되어 그 열기전력 값인 전압 값을 측정하게 된다.
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