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온도는 온도계로 측정한다. 온도계의 종류는 다양하지만 온도에 비례해 달라지는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 것은 모두 같다. 가장 일반적인 온도계는 가는 유리관 안에 액체를 넣어 만든 것으로, 온도가 올라가면 액체가 팽창하여 유리관 위로 올라간다. 유리관에는 눈금이 매겨져 있어 온도를 읽을 수 있다.

초기에 만들어진 온도계는 금속이면서도 상온에서 액체 상태인 수은을 사용했다. 그러나 수은은 독성을 가지고 있어 오늘날 시중에서 판매되는 모든 온도계는 붉은색으로 물들인 알코올을 사용하고 있다.

최근에는 전자 온도계를 많이 사용하고 있다. 대부분의 전자 온도계가 온도에 따라 저항이 변하는 반도체로 만든 작은 구슬을 가지고 있다. 온도에 따라 저항이 크게 변하는 이 구슬은 서미스터라고 부른다. 작은 반도체 다이오드를 이용한 온도계도 있다. 다이오드 양쪽에 걸리는 전압이 온도에 따라 달라진다. 매우 높은 온도를 측정하기 위해서는 백금으로 만든 도선이 사용된다. 백금은 온도에 따라 저항이 변하고 높은 온도에서도 잘 견디기 때문이다. 또 다른 전자 온도계는 두 종류의 다른 금속을 용접하여 만든 두 개의 도선을 이용한다. 일반적으로 이런 용도로 사용하는 도선은 구리와 니켈을 포함한 합금으로 만든다. 이런 종류의 온도계를 열전쌍이라고 한다. 열전쌍은 가스난로나 온수기에서 주 버너의 가스 밸브를 열 때 파일럿 불꽃이 켜져 있는지를 확인하는 데 사용된다.

가장 편리한 온도계는 온도에 따라 색깔이 변하는 플라스틱 띠를 사용하는 것이다. 이 플라스틱은 액정을 포함하고 있는데 액정 분자의 기하학적인 배치가 온도에 따라 달라져 색깔이 변한다. 하지만 정확도에서는 조금 떨어지는 경향이 있다.

두 개의 다른 금속을 띠 형태로 용접하면 온도가 변함에 따라 한쪽으로 휘게 되는 원리를 이용한 것도 있다. 주로 황동과 강철이 사용되는데, 이를 바이메탈이라고 한다. 이런 종류의 온도 조절 장치는 다리미나 요리기구와 같은 가정용 전기 기구의 온도를 조절하는 데 사용된다.