文档介绍：17 差热分析法(DTA) ( Differential Thermal Analysis)
定义:在程序控制温度下,测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。
当试样发生任何物理(如相转变、熔化、结晶、升华等)或化学变化时,所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的温度,从而相应地在DTA曲线上得到放热或吸收峰。
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差热曲线是由差热分析得到的记录曲线。纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT,向上表示放热反应,向下表示吸热反应,横坐标为T(或t)。
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基线:ΔT近似于0的区段(AB,DE段)。
峰:离开基线后又返回基线的区段(如BCD)。
吸热峰、放热峰
峰宽:离开基线后又返回基线之间的温度间隔(或时间间隔)(B’D’)。
峰高:垂直于温度(或时间)轴的峰顶到内切基线之距离(CF)。
峰面积:峰与内切基线所围之面积(BCDB)。
外推起始点(出峰点):峰前沿最大斜率点切线与基线延长线的交点(G)。
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一、基本原理与差热分析仪
差热分析仪的组成
加热炉
温差检测器
温度程序控制仪
信号放大器
记录仪
气氛控制设备
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二、差热曲线方程
为了对差热曲线进行理论上的分析,从60年代起就开始进行分析探讨,但由于考虑的影响因素太多,以致于所建立的理论模型十分复杂,难以使用。
1975年,神户博太郎对差热曲线提出了一个理论解析的数学方程式,该方程能够十分简便的阐述差热曲线所反映的热力学过程和各种影响因素。
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假设:
试样S和参比物R放在同一加热的金属块W中,使之处于同样的热力学条件之下。
1. 试样和参比物的温度分布均匀(无温度梯度),且与各自的坩埚温度相同。
2. 试样、参比物的热容量CS、CR不随温度变化。
3. 试样、参比物与金属块之间的热传导和温差成正比,比例常数(传热系数)K与温度无关。
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设Tw为金属块温度,即炉温
程序升温速率:
当t=0时,TS=TR=Tw
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差热分析时,炉温Tw以φ开始升温,由于存在热阻,TS、TR均滞后于Tw,经过一段时间以后,两者才以φ升温。
升温过程中,由于试样与参比物的热容量不同(Cs≠CR)它们对Tw的温度滞后并不同(热容大的滞后时间长),这样试样和参比物之间产生温差△T。当它们的热容量差被热传导自动补偿以后,试样和参比物才按照程序升温速度φ升温。此时△T成为定值△Ta,从而形成了差热曲线的基线。
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o-a之间是DTA基线形成过程
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