第六章 热分析法
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热分析 ppt
第二节 差热分析(DTA)
Differential Thermal Analysis
差热分析
——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间 的温度差和温度关系的一种技术。
参比物： 在测定条件下不产生任何热效应 的惰性物质
6.2.1 差热分析原理
热电偶与差热电偶
差热分析原理图
将差热电偶的一个热端插 在被测试样中，另一个热 端插在待测温度区间内不 发生热效应的参比物中， 试样和参比物同时升温， 测定升温过程中两者的温 度差。
——快速提供被研究物质的热稳定性、热分解产 物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻 璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高 聚物的表征及结构性能等。
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况， 解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试样作的热 分析曲线尤其困难。目前，解释曲线最现实的办法就 是把热分析与其它仪器串接或间歇联用，常用气相色 谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X光衍射仪等对逸出气 体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线 的分析，从而推断出反应机理。
加热速度快，峰尖而窄，形 状拉长，甚至相邻峰重叠。 加热速度慢，峰宽而矮，形 状扁平，热效应起始温度超 前。
升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响
合适
过快
（2）压力和气氛
——对体积变化大试样，外界压力增大，热反应温 度向高温方向移动。 ——气氛会影响差热曲线形态，一般采用动态气氛。
6.2.3 DTA曲线的解析
（2）试样的颗粒度 ——试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗 粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 ——颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）
（3）试样的用量 ——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容 易掩盖邻近小峰谷。 ——以少为原则。 ——硅酸盐试样用量：0.2－0.3克
热分析方法
实验装置图：
若将参比物(r)和样品(s)的温度分别记录下来，图 形如下：
T＝Q/C，CS≠Cl
若将炉体以一定的速率(Ф)升温，由于Cr≠Cs，图 中Tr和Ts两条升温线并不重合，若要两线接近，参比物 可采用与样品化学性质相似的物质，或用参比物将样品 稀释。
当样品发生相变或化学变化时，将会有热量产生 (吸热或放热)，Ts曲线的斜率会发生变化，由于炉体持 续升温，样品的升温速度将会加快(放热时)或减慢(吸 热时)。当相变或化学变化完成后，样品温度回到炉温， 以一定的速度(Ф)继续升温，由于样品变化前后的热容 发生了变化，所以反应前后曲线不在一条直线上。Ts曲 线的形状与普通热分析中Ts曲线的形状是不同的，原因 如上。
(3)参比物的选择：参比物应尽量选择与样品化学 性质相似、且在实验温度下不发生物理和化学变化的物 质作参比物。常用的有：α－Al2O3、MgO、煅烧SiO2、 Ni等。
(4)粒度：粒度影响样品的传热效果。太大，会使 样品产生温度梯度，影响差热峰；太小，会破坏样品的 晶格结构，使样品提前分解。通常采用200目粒度的样 品(每英寸200孔，1英寸＝2.54cm)。
在合金上方覆盖一层石墨 粉或硅油。目的：防止合金氧 化和挥发。
电势测量仪可用电位差计或自动记录仪。因为热电 偶的接线方式为自由端温度校正法，使用电位差计测温 时，需加上室温；使用自动记录仪或计算机时，因仪器 已自动将室温与0℃的差进行了补偿，不需再加室温。
实验方法：将合金放入电炉内加热至熔化，关闭电 炉，将合金搅拌均匀，将热电偶插入试样中部，保温下 使合金逐步冷却，记录合金的温度与时间的关系，作出 步冷曲线。进而绘出相图。
一、普通热分析 直接研究试样本身的温度(T)随时间(t)的变化关系。 在普通热分析中，被测体系必须时时处于或接近热 力学平衡状态，因此，温度变化必须非常缓慢。由于升 温过程中温度不易控制，通常采用缓慢降温的方法，即 做步冷曲线的方法。由于降温并不是无限缓慢的，所以 体系处于(准)热力学平衡状态。
热分析法
热分析方法热分析是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。
根据国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis，缩写ICTA）对热分析法的定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。
所谓“程序控制温度[1]”是指用固定的速率加热或冷却，所谓“物理性质”则包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、机械、声学、电学及磁学性质等。
差热分析热分析的发展历史可追溯到两百多年前。
1780年英国的Higgins在研究石灰粘结剂和生石灰的过程中第一次使用天平测量了实验受热时所产生的重量变化，1915年日本的本多光太郎提出了“热天平”概念并设计了世界上第一台热天平。
1899年，英国的Roberts和Austen采用两个热电偶反相连接，采用差热分析的方法直接记录样品和参比物之间的温差随时间变化规律；至二次大战以后，热分析技术得到了飞快的发展，20世纪40年代末商业化电子管式差热分析仪问世，60年代又实现了微量化。
1964年，Wattson和O’Nei11等人提出了“差示扫描量热”的概念，进而发展成为差示扫描量热技术，使得热分析技术不断发展和壮大。
经过数十年的快速发展，热分析已经形成一类拥有多种检测手段的仪器分析方法，它可用于检测的物质因受热而引起的各种物理、化学变化，参与各学科领域中的热力学和动力学问题的研究，使其成为各学科领域的通用技术，并在各学科间占有特殊的重要地位。
差热分析的起源差热分析（Differential Thermal Analysis—DTA）法是一种重要的热分析方法，是指在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度或者时间的关系的一种测试技术。
该法广泛应用于测定物质在热反应时的特征温度及吸收或放出的热量，包括物质相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸发等物理或化学反应。
广泛应用于无机、硅酸盐、陶瓷、矿物金属、航天耐温材料等领域，是无机、有机、特别是高分子聚合物、玻璃钢等方面热分析的重要仪器。
热分析法
热分析法
概述
热分析（thermal analysis）：在程序控制温度条件下，测量物质的物 在程序控制温度条件下， 热分析 在程序控制温度条件下 理性质随温度变化的函数关系的技术。 理性质随温度变化的函数关系的技术 物质的物理性质的变化，即状态的变化，总是用温度T这个状态函数 来量度的。数学表达式为 F=f（T） 其中F是一个物理量，T是物质的温度。 所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。取 T=ϕ（τ） 其中τ是时间，则 F=f（T）或f（τ）
概述
在不同温度下，物质有三态：固、液、气，固态物质又有不同的结晶 形式。 对热分析来说，最基本和主要的参数是焓（∆H），热力学的基本公 式是： ∆G=∆H-T∆S 存在三种情况：∆G<0，∆G=0，∆G>0 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转变等； 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转变等 常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧化，还原，化合反应等。 这两类变化，首先有焓变，同时常常也伴随着质量、机械性能和力学 性能的变化等。
图7 典型的DSC曲线
典型的DSC曲线 曲线 典型的
DSC曲线的纵轴为热流速率 dQ / dt ， 表示当保持试样和参比物的温 度相等时输给两者的功率之差， 横轴为温度或时间。 曲线的吸热峰朝上，放热峰朝 下，灵敏度单位为mJ·s-1。 mJ·s-1 曲线离开基线的位移即代表样 品吸热或放热的速率，而曲线 中峰或谷包围的面积即代表热 量的变化。 因而差示扫描量热法可以直接 测量样品在发生物理或化学变 化时的热效应。
尼莫地平
尼莫地平的多晶型现象 尼莫地平的两种晶型, 并通过红外光谱、XDR、差热 分等方法得到确证, 测定了尼莫地平两种晶型在个实验温度下的溶解度曲 线,
注意
概述
热分析（thermal analysis）：在程序控制温度条件下，测量物质的物 在程序控制温度条件下， 热分析 在程序控制温度条件下 理性质随温度变化的函数关系的技术。 理性质随温度变化的函数关系的技术 物质的物理性质的变化，即状态的变化，总是用温度T这个状态函数 来量度的。数学表达式为 F=f（T） 其中F是一个物理量，T是物质的温度。 所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。取 T=ϕ（τ） 其中τ是时间，则 F=f（T）或f（τ）
概述
在不同温度下，物质有三态：固、液、气，固态物质又有不同的结晶 形式。 对热分析来说，最基本和主要的参数是焓（∆H），热力学的基本公 式是： ∆G=∆H-T∆S 存在三种情况：∆G<0，∆G=0，∆G>0 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转变等； 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转变等 常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧化，还原，化合反应等。 这两类变化，首先有焓变，同时常常也伴随着质量、机械性能和力学 性能的变化等。
图7 典型的DSC曲线
典型的DSC曲线 曲线 典型的
DSC曲线的纵轴为热流速率 dQ / dt ， 表示当保持试样和参比物的温 度相等时输给两者的功率之差， 横轴为温度或时间。 曲线的吸热峰朝上，放热峰朝 下，灵敏度单位为mJ·s-1。 mJ·s-1 曲线离开基线的位移即代表样 品吸热或放热的速率，而曲线 中峰或谷包围的面积即代表热 量的变化。 因而差示扫描量热法可以直接 测量样品在发生物理或化学变 化时的热效应。
尼莫地平
尼莫地平的多晶型现象 尼莫地平的两种晶型, 并通过红外光谱、XDR、差热 分等方法得到确证, 测定了尼莫地平两种晶型在个实验温度下的溶解度曲 线,
注意
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC) ppt课件
of the first Na-containing i-QC, i-Na13Au12Ga15,
which belongs to the Bergman type but has an
extremely low valence electron-to-atom (e/a)
value of 1.75
PPT课件
800
1000
1200
140 780
180 205
1030
450
PPT课件Tຫໍສະໝຸດ ℃10差热分析法（DTA）
参比物：在测量温度范围 内不发生任何热效应的物 质，如-Al2O3、MgO等。
程序控温下， 测量物与参比 物的温差与温 度的关系 ΔT=f(T) 正峰：放热 倒峰：吸热
PPT课件
11
差示扫描量热法
PPT课件
21
亮点
金属氧化物薄层通常制备方法：原子层沉积、脉冲激 光沉积、化学气相沉积、射频溅射、喷墨印刷等方法。
本文—— “combustion” process in which the
heat required for oxide lattice formation is provided by the large internal energies of the precursors
PPT课件
22
略：XRD 、电子迁移率等测试。。。。
PPT课件
23
贰
PPT课件
24
《应用化学》（德语：Angewandte Chemie） 每周出版一期 由德国化学会出版，由约翰威立公司发行。
PPT课件
25
主要内容
we report the discovery and characterizations
第六章 热分析方法ppt课件
(3-16)
利用方程式(3-11)、(3-13)、(3-13)和(3-15)可得到
T K T C S C S C R d T C S C Sd T Q d
K T
K T dt K T dtK Tdt
(3-17)
在 温Tb 度 Tb TK T Te 时C ，Sd /C dtR =d 0，T T为C S ：d Tb
(3-T2b3)
(3-22)
令T Tp p= TC -STn ， TC p可S写d成TpQd
KT
dt KT dt
(3-24)
T T b a T p d T K 1 Td dT T T b taC S C Sd T p K Q Td dT t
精品课件
即得
根据(3-25)式，与转变热Q相应的峰面积具有一校正项（式中右 边第一项），当Tp较小和KT较大时，这一校正项可忽略掉。
表3-1 在不同升温速率下己二酸的起始温度
升温速率℃/s 0.01 0.08 0.32
精品课件
起始温度℃ 148.22 145.91 144.34
在低升温速率下，加热炉和试样接近热平衡状态， 在高升温速率下却相反。
高升温速率会导致试样内部温度分布不均匀。
超过一定的升温速率时，由于体系不能很快响应， 因而不能精确地记录变化的过程。
W= dQ S —dQ R
dH
=
dt
dt
dt
精品课件
(3-1)
式中W——所补偿的功率；QS——试样的 热量；QR——参比物的热量；dH/dt——单
位时间内的焓变，即热流率（mJ/s）
试样
传感器
参比物
加热器
图3-1 功率补偿型DSC示意图
精品课件
利用方程式(3-11)、(3-13)、(3-13)和(3-15)可得到
T K T C S C S C R d T C S C Sd T Q d
K T
K T dt K T dtK Tdt
(3-17)
在 温Tb 度 Tb TK T Te 时C ，Sd /C dtR =d 0，T T为C S ：d Tb
(3-T2b3)
(3-22)
令T Tp p= TC -STn ， TC p可S写d成TpQd
KT
dt KT dt
(3-24)
T T b a T p d T K 1 Td dT T T b taC S C Sd T p K Q Td dT t
精品课件
即得
根据(3-25)式，与转变热Q相应的峰面积具有一校正项（式中右 边第一项），当Tp较小和KT较大时，这一校正项可忽略掉。
表3-1 在不同升温速率下己二酸的起始温度
升温速率℃/s 0.01 0.08 0.32
精品课件
起始温度℃ 148.22 145.91 144.34
在低升温速率下，加热炉和试样接近热平衡状态， 在高升温速率下却相反。
高升温速率会导致试样内部温度分布不均匀。
超过一定的升温速率时，由于体系不能很快响应， 因而不能精确地记录变化的过程。
W= dQ S —dQ R
dH
=
dt
dt
dt
精品课件
(3-1)
式中W——所补偿的功率；QS——试样的 热量；QR——参比物的热量；dH/dt——单
位时间内的焓变，即热流率（mJ/s）
试样
传感器
参比物
加热器
图3-1 功率补偿型DSC示意图
精品课件
学习_中药分析学第六章矿物药分析
以形成配位化合物反应为基础的滴定法称为配位滴定法 （或称配合物滴定法）。应用最广的是有机氨酸配位剂 中的乙二胺四乙酸（EDTA），即EDTA法。 配位滴定法多用于测定含钙、铝等的矿物药，有用标准 溶液乙二胺四醋酸二钠液直接滴定，如石膏、钟乳石、 紫石英。也有加过量乙二胺四醋酸二钠溶液，用锌液回 滴，如白矾。
第六章 矿物药分析
1
1
主要内容
1.矿物药的概述 2.矿物药的常用理化分析方法 3.常用矿物药质量分析
本章学习要求
矿物药常用的理化分析方法和和 含量测定方法
常用矿物药的质量分析
矿物药的分类和鉴别方法，矿物 药样品前处理步骤
第一节 概 述
现在较常用的矿物药约有60余种。 矿物药的品种虽比动、植物药少，但其在医疗上
第二节 矿物药的常用理化分析方法
① 试样分解必须完全； ② 试样分解过程中待测组分不应有损 失； ③ 试样分解过程中不应引入被测组分 或
干扰组分。
定量分 析
一．容量分析 法
一．容量分析法
在矿物药法定的分析方法中以容量分析法最为常见。
主要是利用容量法中配位滴定、酸碱滴定、氧化还原 滴定等。
（一）配位滴定法的应用
二．重量法
重量分析法是一种经典分析方法，它是用分析天平称 取沉淀的重量，来确定所测组分中被检离子的含量。 要获得准确的结果，减少误差，对沉淀有如下要求： （1）被测组分要沉淀完全 （2）沉淀要纯净 （3）沉淀的颗粒大
三．红外分光光度法
矿物的红外吸收主要是由阴离子的晶格振动所引起， 其吸收位置受分子中阳离子的影响较小，一般阳离 子质量的增加，仅使吸收位置向低波数方向稍作位 移。
（四）氧化还原滴定法的应用
以氧化还原反应为基础的滴定反应称为氧化还原滴定 法。 在氧化还原反应中发生电子转移，给出电子的物质为 还原剂，接受电子的物质为氧化剂，反应物质的化学 计量是以反应过程中电子的数目来决定的，
第六章 矿物药分析
1
1
主要内容
1.矿物药的概述 2.矿物药的常用理化分析方法 3.常用矿物药质量分析
本章学习要求
矿物药常用的理化分析方法和和 含量测定方法
常用矿物药的质量分析
矿物药的分类和鉴别方法，矿物 药样品前处理步骤
第一节 概 述
现在较常用的矿物药约有60余种。 矿物药的品种虽比动、植物药少，但其在医疗上
第二节 矿物药的常用理化分析方法
① 试样分解必须完全； ② 试样分解过程中待测组分不应有损 失； ③ 试样分解过程中不应引入被测组分 或
干扰组分。
定量分 析
一．容量分析 法
一．容量分析法
在矿物药法定的分析方法中以容量分析法最为常见。
主要是利用容量法中配位滴定、酸碱滴定、氧化还原 滴定等。
（一）配位滴定法的应用
二．重量法
重量分析法是一种经典分析方法，它是用分析天平称 取沉淀的重量，来确定所测组分中被检离子的含量。 要获得准确的结果，减少误差，对沉淀有如下要求： （1）被测组分要沉淀完全 （2）沉淀要纯净 （3）沉淀的颗粒大
三．红外分光光度法
矿物的红外吸收主要是由阴离子的晶格振动所引起， 其吸收位置受分子中阳离子的影响较小，一般阳离 子质量的增加，仅使吸收位置向低波数方向稍作位 移。
（四）氧化还原滴定法的应用
以氧化还原反应为基础的滴定反应称为氧化还原滴定 法。 在氧化还原反应中发生电子转移，给出电子的物质为 还原剂，接受电子的物质为氧化剂，反应物质的化学 计量是以反应过程中电子的数目来决定的，
热分析方法学习课件学习绪论
论。总之，在这一段时期内热分析在仪器、方法 和应用上发展较快。
• 七十年代，热分析仪在自动化、微量化方面更为 完善。1971年Bradley等介绍了一种可把装有 试样的试样盘自动送入炉膛的热天平，使热天平 技 术 完 全 自 动 化 。 Duval 和 Wunderlich 相 继 发表了DTA进展和应用方面的总结报告。在这一 段时期内新型热分析和热分析联用技术发展较快， 研 制 出 的 各 种 类 型 热 分 析 仪 有 EGA 、 TMA 、 DMA 、 TG-DTA 、 TG-EGA 、 TG-MS （ 质 谱）、TG-GC（气相色谱）、DTA-MS等等。 我国的热分析技术从七十年代开始在研究和应用
加热速率曲线 （Heating Rate Curve）
测量物质的温度与程控温度之 间的函数关系
加热曲线对时间的一次微商曲 线即dT/dt对时间作图所得的 曲线
温 度
加热速率倒数曲线
加热曲线对温度的一次微商曲 线即dt/dT对时间或温度作图
差热分析 （Differential Thermal Analysis，DTA）
一、热分析及其研究对象
热分析是一种很重要的分析方法。通常用毛 细管测定有机化合物的熔点和在坩埚中测定 物质的冷却曲线都属于热分析方法。随着科 学技术的发展，这些简单的热分析方法目前 已逐步被现代精密的热分析仪 DSC、DTA 和带程序控温装置的热台偏光显微镜所取代。 近年来，随着电子和计算机等高科技的飞速 发展，各种精密的热分析仪不断的改进和完 善，热分析技术已在科学技术的各个领域中 得到了广泛的应用。
（Dynamic
模量）和损失角正切
Thermomechanic Analysis， （tan）随温度的函数
DMA）
• 七十年代，热分析仪在自动化、微量化方面更为 完善。1971年Bradley等介绍了一种可把装有 试样的试样盘自动送入炉膛的热天平，使热天平 技 术 完 全 自 动 化 。 Duval 和 Wunderlich 相 继 发表了DTA进展和应用方面的总结报告。在这一 段时期内新型热分析和热分析联用技术发展较快， 研 制 出 的 各 种 类 型 热 分 析 仪 有 EGA 、 TMA 、 DMA 、 TG-DTA 、 TG-EGA 、 TG-MS （ 质 谱）、TG-GC（气相色谱）、DTA-MS等等。 我国的热分析技术从七十年代开始在研究和应用
加热速率曲线 （Heating Rate Curve）
测量物质的温度与程控温度之 间的函数关系
加热曲线对时间的一次微商曲 线即dT/dt对时间作图所得的 曲线
温 度
加热速率倒数曲线
加热曲线对温度的一次微商曲 线即dt/dT对时间或温度作图
差热分析 （Differential Thermal Analysis，DTA）
一、热分析及其研究对象
热分析是一种很重要的分析方法。通常用毛 细管测定有机化合物的熔点和在坩埚中测定 物质的冷却曲线都属于热分析方法。随着科 学技术的发展，这些简单的热分析方法目前 已逐步被现代精密的热分析仪 DSC、DTA 和带程序控温装置的热台偏光显微镜所取代。 近年来，随着电子和计算机等高科技的飞速 发展，各种精密的热分析仪不断的改进和完 善，热分析技术已在科学技术的各个领域中 得到了广泛的应用。
（Dynamic
模量）和损失角正切
Thermomechanic Analysis， （tan）随温度的函数
DMA）
热分析方法ppt课件
判定某项技术是否属于热分析技术应该具
备以下三个条件：
1 ）测量的参数必须是一种“物理性质”，
包括质量、温度、热焓变化、尺寸、机械特
性、声学特性、电学及磁学特性等。
2 ）测量参数必须直接或者间接表示成温度
的函数关系。
3）测量必须在程序控制的温度下进行.
热分析技术的分类
热分析方法的种类是多种多样 的，根据ICTA的归纳和分类，目前 的热分析方法共分为9类17种。
热分析的应用类型
4、材料质量测定：如纯度测定、物 质的玻璃化转变和居里点、材料的 使用寿命测定。 5、材料的力学性质测定：抗冲击性 能、粘弹性、弹性模量、损耗指数 和剪切模量等的测定。 6、环境监测：研究蒸汽压、沸点、 易燃性等。
热分析技术在药学领域中的应用
一、热分析技术在中药材鉴别中的应用 1、动物药材的鉴别
2、植物药材的鉴别
植物药材（菊花、丹参、白术、白芷、
黄芪、玄参、甘草、板兰根、薏仁、杜仲、
银杏等）的鉴别，通常需要一定的溶剂提取
等较复杂的化学前处理，且操作烦琐。同时
也仅能检测药材中某一类成分，故难于反映
药材的总体理化性质，对植物药材鉴别的专
属性、准确性也不够高，故鉴别较为困难。 应用 TA 技术对其鉴别，往往能取得较满意 的效果。 2018/10/30
应用领域：化学化工、冶金、地质、物理、陶瓷、建材、 生物化学、药学、地球化学、航天、石油、煤炭、环保、 考古、食品等。
热分析的应用类型
1 、成份分析：无机物、有机物、药 物和高聚物的鉴别和分析以及它们的 相图研究。 2 、稳定性测定：物质的热稳定性、 抗氧化性能的测定等。 3、化学反应的研究：比如固 - 气反应 研究、催化性能测定、反应动力学研 究、反应热测定、相变和结晶过程研 究。
热分析方法
质质量变化与温度的关系。
一般认为等温法比较准确，但由于比较费事，目 前采用得较少。Sorensen[1]提出准等温法 （Quasi-Isothermal），即在接近等温条件下研 究反应的进行过程，该法的优点是：
可精确测定反应温度；
相近的反应易于分开；
在一次扫描过程中可测出每个中间反应的动力学 数据。
另外，在程序控制温度方面已经研制出一种新 的控温办法。它是由炉膛内和加热炉丝附近的两 根热电偶进行控制的。这种温度控制可提供精确 而灵敏的温度程序。
目前，新型热重分析仪的灵敏度为0.1g。
NETZSCH TG 209 Technical Data
Weighing system
Weighing range: 500mg
利用热重法测定试样时，往往开始有一个很小的 重量变化，这是由试样中所存在的吸附水或溶剂
引起的。当温度升至T1，才产生第一步失重。第 一步失重量为W0-W1，其失重百分数为：
Ti——起始温度，即累积质量变化达到热天平可 以检测时的温度。
Tf——终止温度，即累积质量变化达到最大值时 的温度。
Tf-Ti——反应区间，起始温度与终止温度的温度 间隔。
TG曲线上质量基本不变的部分称为平台，如图23中的ab和cd。
从热重曲线可得到试样组成、热稳定性、热分解 温度、热分解产物和热分解动力学等有关数据。 同时还可获得试样质量变化率与温度或时间的关 系曲线，即微商热重曲线。
Resolution:
1μg
Sample weight: 1g max.(inclu. sample
crucible)
Heating system
Temperature range: (10)20-1000℃
一般认为等温法比较准确，但由于比较费事，目 前采用得较少。Sorensen[1]提出准等温法 （Quasi-Isothermal），即在接近等温条件下研 究反应的进行过程，该法的优点是：
可精确测定反应温度；
相近的反应易于分开；
在一次扫描过程中可测出每个中间反应的动力学 数据。
另外，在程序控制温度方面已经研制出一种新 的控温办法。它是由炉膛内和加热炉丝附近的两 根热电偶进行控制的。这种温度控制可提供精确 而灵敏的温度程序。
目前，新型热重分析仪的灵敏度为0.1g。
NETZSCH TG 209 Technical Data
Weighing system
Weighing range: 500mg
利用热重法测定试样时，往往开始有一个很小的 重量变化，这是由试样中所存在的吸附水或溶剂
引起的。当温度升至T1，才产生第一步失重。第 一步失重量为W0-W1，其失重百分数为：
Ti——起始温度，即累积质量变化达到热天平可 以检测时的温度。
Tf——终止温度，即累积质量变化达到最大值时 的温度。
Tf-Ti——反应区间，起始温度与终止温度的温度 间隔。
TG曲线上质量基本不变的部分称为平台，如图23中的ab和cd。
从热重曲线可得到试样组成、热稳定性、热分解 温度、热分解产物和热分解动力学等有关数据。 同时还可获得试样质量变化率与温度或时间的关 系曲线，即微商热重曲线。
Resolution:
1μg
Sample weight: 1g max.(inclu. sample
crucible)
Heating system
Temperature range: (10)20-1000℃
ANSYS热分析指南——ansys热辐射分析
ANSYS热分析指南(第六章)第六章热辐射分析6.1热辐射的定义热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。
电磁波以光的速度进行传递，而能量传递与辐射物体之间的介质无关。
热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。
由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比，因此热辐射有限元分析是高度非线性的。
物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律：式中：—物体表面的绝对温度；—Stefan-Boltzmann常数，英制为0.119×10-10 BTU/hr-in-R，公制为5.67×10-8 6.2基本概念下面是对辐射分析中用到的一些术语的定义：黑体黑体被定义为在任意温度下，吸收并发射最大的辐射能的物体；通常的物体为“灰体”，即ε< 1；在某些情况下，辐射率（黑度）随温度变化；辐射率（黑度）物体表面的辐射率（黑度）定义为物体表面辐射的热量与黑体在同一表面辐射热量之比。
式中：－辐射率（黑度）－物体表面辐射热量－黑体在同一表面辐射热量形状系数形状系数用于计算两个面之间的辐射热交换，在ANSYS中，可以用隐藏/非隐藏的方法计算2维和三维问题，或者用半立方的方法来计算3维问题。
表面I与表面J之间的形状系数为：形状系数是关于表面面积、面的取向及面间距离的函数；由于能量守恒，所以：根据相互原理：由辐射矩阵计算的形状系数为：式中：－单元法向与单元I,J连线的角度－单元I,J重心的距离有限单元模型的表面被处理为单元面积dAI 及dAJ，然后进行数字积分。
辐射对在辐射问题中，辐射对由一些相互之间存在辐射的面组成，可以是开放的或是闭合的。
在ANSYS中，可以定义多个辐射对，它们相互之间也可以存在辐射ANSYS使用辐射对来计算一个辐射对中各面间的形状系数；每一个开放的辐射对都可以定义自己的环境温度，或是向周围环境辐射的空间节点。
Radiosity 求解器当所有面上的温度已知时，Radiosity 求解器方法通过计算每一个面上的辐射热流来得到辐射体之间的热交换。
热分析法
据。 10）标明试样重量和试样稀释程度。 11）标明所用仪器的型号、商品名称及热电偶的几
何形状、材料和位置。 12）纵坐标刻度用测定温度下每度的偏移表示，吸
热峰指向下方，放热峰指向上方。
.
TAS-100型热分析仪上做的TG-DTA曲线
.
【差热分析的应用】
凡是在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化而产生吸 热或者放热效应的物质，均可以用差热分析法加以鉴定。其主要 应用范围如下：
.
选择热电偶的条件
能产生较高的温差电动势，并能与反应温度之间成直 线变化关系。 能测量较高的温度，测温范围宽，长时间使用后不发生 化学及物理变化，高温下能耐氧化、耐腐蚀 比电阻小，导电系数大 电阻温度系数及热容系数小 有足够的机械强度，价格适宜
.
热电偶的种类
镍铬－镍铝：中温经常使用 铜－糠铜：不超过400度，低温常用 铂－铂铑（铑10％），1300度可长期使用，高温常 用 铂－铂铼合金（铼8％）和铂－铂铑合金（铑8％）， 可在1900度高温使用 铑－铂铑（铑20％），可在1800度高温使用 铱－铱铑（铑60％），可在1800度高温使用
.
第二节 差热分析法
一、基本原理与差热分析仪
差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与
参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。
参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围内不发
生任何热效应的物质，如-Al2O3、MgO等。
在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度或时间
热传导 其他
.
DTA DSC TG DTG TMA 热机械分析 DMA 动态机械分析 EGA 逸出气分析
四、与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情 况，解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试 样作的热分析曲线尤其困难。
何形状、材料和位置。 12）纵坐标刻度用测定温度下每度的偏移表示，吸
热峰指向下方，放热峰指向上方。
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TAS-100型热分析仪上做的TG-DTA曲线
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【差热分析的应用】
凡是在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化而产生吸 热或者放热效应的物质，均可以用差热分析法加以鉴定。其主要 应用范围如下：
.
选择热电偶的条件
能产生较高的温差电动势，并能与反应温度之间成直 线变化关系。 能测量较高的温度，测温范围宽，长时间使用后不发生 化学及物理变化，高温下能耐氧化、耐腐蚀 比电阻小，导电系数大 电阻温度系数及热容系数小 有足够的机械强度，价格适宜
.
热电偶的种类
镍铬－镍铝：中温经常使用 铜－糠铜：不超过400度，低温常用 铂－铂铑（铑10％），1300度可长期使用，高温常 用 铂－铂铼合金（铼8％）和铂－铂铑合金（铑8％）， 可在1900度高温使用 铑－铂铑（铑20％），可在1800度高温使用 铱－铱铑（铑60％），可在1800度高温使用
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第二节 差热分析法
一、基本原理与差热分析仪
差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与
参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。
参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围内不发
生任何热效应的物质，如-Al2O3、MgO等。
在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度或时间
热传导 其他
.
DTA DSC TG DTG TMA 热机械分析 DMA 动态机械分析 EGA 逸出气分析
四、与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情 况，解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试 样作的热分析曲线尤其困难。
热分析PPT课件
热力学基础知识
热力学系统
研究对象，与周围环境有能量和 物质交换的体系
状态函数
描述系统状态的物理量，如温度、 压力、体积等
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的应用， 表达式为ΔU=Q+W
热力学第二定律
热量不可能自发地从低温物体传 到高温物体，表达为ΔS≥0
热分析方法分类与特点
差热分析（DTA）
在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温 度变化的技术
06
热分析技术在材料科学中应用
材料性能表征与评估
热重分析（TGA）
通过测量材料在升温过程中的质量变化，研究其热稳定性、分解温 度、氧化稳定性等。
差热分析（DTA）
记录样品与参比物之间的温度差随温度变化的曲线，用于研究材料 的热效应、相变、反应动力学等。
差示扫描量热法（DSC）
测量样品与参比物之间的功率差随温度变化的曲线，用于研究材料 的熔点、结晶度、玻璃化转变温度等。
材料相变过程研究
01
相变温度的确定
通过热分析方法确定材料的固固相变、固-液相变、液-气相变 等相变温度。
02
相变动力学研究
03
相变机理探讨
研究材料在相变过程中的动力学 行为，如相变速率、相变活化能 等。
结合热分析数据与其他表征手段， 探讨材料相变的机理和影响因素。
材料老化、失效预测和寿命评估
热氧化稳定性评估
数据处理
将实验数据导入计算机，利用相关软件进行数据处理和 分析，如绘制热机械曲线、计算热膨胀系数等。
应用实例及优缺点分析
应用实例
研究材料的热稳定性、热膨胀性、相变等。
优点
可测量物质在宽温度范围内的热机械性能，提供丰富 的信息；实验操作简单，结果可靠。
第六章 热分析-正式
4.差热分析方法
CuSO4·5H2O的DTA曲线
• • • •
a.14～18目； b.52～72目； c.72～100目。 a的粒度最大，三个峰重 叠；b的粒度适中，三个 峰可以明显区分；c的试 样粒度过小，只出现两 个峰。
4.差热分析方法 （c）升温速率 升温速率的选择主要依据试样和试样 容器的热容及导热性能来确定. 常用1~10 ℃/min.
6.2 差热分析
2.差热分析的基本原理
在物质匀速加热或冷却的过程中，当达 到特定温度时会发生物理或化学变化。在变 化过程中，往往伴随有吸热或放热现象，这 样就改变了物质原有的升温或降温速率。差
热分析就是通过测定样品与热稳定的参比物
之间的温度差与时间的关系，来获得材料结 构变化的相关信息。
6.2 差热分析
有静（恒温）法和动（升温）法。
在加热过程中连续升温和称重，按质量温度 变化作图。 优点：能自动记录，可与差热分析法紧密配 合，有利于研究物质加热过程的变化； 缺点：对微小的质量变化灵敏度低.
3.热重分析仪
3.差热分析仪的结构
常用的热电偶有：
镍铬（NiCr+）-镍铝（NiAl-）热电偶； 铂（Pt-）-铂铑（w（Rh）=10%）（+）热电偶； e.记录系统 一般采用X-Y双笔记录仪自动记录。
4.差热分析方法
准备工作：
（a）参比物——（中性体）是指在一定温度下不 发生分解、相变、破坏的物质，是在热分析过程 中起着与被测物质相比较作用的标准物质。 应符合如下要求：
CaC2O4· 2O H CaC2O4 失H2O CaCO3 分解出CO2 分解出CO
CaO
6.3 热重分析
2.热重分析的基本原理
温度升高，物质失重
《热分析法》课件
检测材料相变
热分析法可以检测材料在加热或 冷却过程中的相变温度和相变热 量，有助于了解材料的热性能和 相变行为。
评估材料热导率
通过热分析法可以测量材料的热 导率，这对于材料在高温或低温 环境下的热传导性能评估具有重 要意义。
化学领域的应用
反应动力学研究
热分析法可以用于研究化学反应的动 力学过程，通过测量反应速率常数和 活化能等参数，有助于理解反应机理 和反应速率控制步骤。
加强热分析标准化和规范化的宣传与培训，提高相关人员的意识和素质，促进热分析的广泛应用和深入发展。
THANK YOU
随着科学技术的不断发展，热分析与光谱、色谱、质谱等分 析方法的联用将进一步提高热分析的准确性和可靠性。
热分析软件的开发
未来将有更多专门针对热分析的软件出现，这些软件将能够 实现数据的自动采集、处理、分析和可视化，提高热分析的 效率和精度。
交叉学科的研究与应用
热分析与材料科学的交叉
随着材料科学的快速发展，热分析将在材料性能表征、材料合成与制备等领域发 挥更加重要的作用。
03息量。ຫໍສະໝຸດ 热分析法的优势与局限性• 可用于研究物质在温度变化时的 性质变化，具有较高的灵敏度和 准确性。
热分析法的优势与局限性
01
局限性
02 对测试条件要求较高，如温度控制、气氛 控制等。
03
对于某些物质，可能存在较大的热历史效 应，影响测试结果的准确性。
04
对于某些复杂体系，可能需要结合其他分 析方法进行综合分析。
《热分析法》ppt课件
• 热分析法简介 • 热分析法的基本类型 • 热分析法的实验技术与操作 • 热分析法的应用实例 • 热分析法的未来发展与展望
01
热分析法简介
热分析法
附录ⅧQ 热分析法热分析法是在程序控制温度下，准确记录物质理化性质随温度变化的关系，研究其受热过程所发生的晶型转化、熔融、蒸发、脱水等物理变化或热分解、氧化等化学变化以及伴随发生的温度、能量或重量改变的方法。
物质在加热或冷却过程中，在发生相变或化学反应时，必然伴随着热量的吸收或释放，同时根据相律，物相转化时的温度（如熔点、沸点等）保持不变。
纯物质具有特定的物相转换温度和相应的热焓变化（△H）。
这些常数可用于物质的定性分析，而供试品的实际测定值与这些常数的偏离及其偏离程度又可用于检查供试品的纯度。
热分析法广泛应用于物质的多晶型、物相转化、结晶水、结晶溶剂、热分解以及药物的纯度、相容性和稳定性可等研究中。
一、热重分析热重分析是在程序控制温度下，测量物质的重量与温度关系的一种技术。
记录的重量变化对温度的关系曲线即热重曲线（TG曲线）。
由于物相变化（如失去结晶水、结晶溶剂，或热分解等）时的温度保持不变，所以热重曲线通常呈台阶状，重量基本不变的区段称平台。
利用这种特性，可以方便地区供试品所含水分是吸附水还是结晶水，并根据平台之间的失重率可以计算出所含结晶水的分子比。
通常，在加热过程中，吸附水的失去是一个渐进过程，而结晶水的失去则发生在特定的温度或温度范围（与升温速率有关），在此温度由于失重率发生突跃而呈台阶状。
热重法有时也用于某些药物的干燥失重测定。
二、差热分析与差示扫描量热分析在对供试品与热惰性的参比物进行同时加热的条件下，当供试品发生某些物理的或化学的变化时，由于这些变化的热效应，使供试品与参比物之间产生温度差（△T）。
这种在程序控制温度下，测定供试品与参比物之间温度差与温度（或时间）关系的技术称为差热分析（DTA）。
而测量输给供试品与参比物热量差（dQ/dT）与温度（或时间）关系的技术称差示扫描量热分析（DSC）。
功率补偿型差示扫描量热分析仪可自动调节输给供试品的加热功率，以补偿供试品发生变化时的热效应，从而使供试品与参比物之间的温度始终保持不变（△T=0）。
热分析法PPT课件
将实验数据、分析结果和 讨论整理成完整的报告， 以供后续研究或应用参考 。
04
热分析法在材料科学中的应用
材料热稳定性的研究
热重分析（TGA）
通过测量材料在升温过程中的质 量变化，研究其热分解、氧化等 反应，评估材料的热稳定性。
差热分析（DTA）
记录材料在升温或降温过程中的 热量变化，分析材料的热效应， 判断其热稳定性。
要点二
原理
物质在加热过程中会伴随质量的变化 ，这种变化是由于物质的分解、挥发 、升华等物理或化学过程引起的。通 过测量物质质量随温度的变化，可以 得到物质的热稳定性、热分解温度、 热分解过程等信息。
要点三
应用
热重分析广泛应用于无机物、有机物 及聚合物的热分解研究，以及固体物 质的成分分析等领域。
差热分析
热机械分析（
TMA）
测量材料在温度变化过程中的形 变和应力，研究材料的热膨胀、 收缩等性能，评估其热稳定性。
材料相变过程的探究
差示扫描量热法（DSC）
测量材料在升温或降温过程中的热量变化，研究材料的熔融、结 晶、固化等相变过程。
热光分析
通过观察材料在加热过程中的光学性质变化，研究材料的相变过程 和机理。
生物医学
用于研究生物组织的热性质、生物大分子的 热稳定性以及药物的热分析。
环境科学
用于研究环境污染物的热性质、热分解以及 环境样品的热分析。
热分析法的发展历程
早期阶段
热分析法的起源可以追溯到18世纪，当时人们开始使用天平测量物质在加热过程中的质 量变化。
发展阶段
19世纪末至20世纪初，随着热力学和物理化学的发展，热分析法逐渐成为一种重要的分 析方法，出现了多种热分析方法，如差热分析（DTA）、热重分析（TGA）等。
04
热分析法在材料科学中的应用
材料热稳定性的研究
热重分析（TGA）
通过测量材料在升温过程中的质 量变化，研究其热分解、氧化等 反应，评估材料的热稳定性。
差热分析（DTA）
记录材料在升温或降温过程中的 热量变化，分析材料的热效应， 判断其热稳定性。
要点二
原理
物质在加热过程中会伴随质量的变化 ，这种变化是由于物质的分解、挥发 、升华等物理或化学过程引起的。通 过测量物质质量随温度的变化，可以 得到物质的热稳定性、热分解温度、 热分解过程等信息。
要点三
应用
热重分析广泛应用于无机物、有机物 及聚合物的热分解研究，以及固体物 质的成分分析等领域。
差热分析
热机械分析（
TMA）
测量材料在温度变化过程中的形 变和应力，研究材料的热膨胀、 收缩等性能，评估其热稳定性。
材料相变过程的探究
差示扫描量热法（DSC）
测量材料在升温或降温过程中的热量变化，研究材料的熔融、结 晶、固化等相变过程。
热光分析
通过观察材料在加热过程中的光学性质变化，研究材料的相变过程 和机理。
生物医学
用于研究生物组织的热性质、生物大分子的 热稳定性以及药物的热分析。
环境科学
用于研究环境污染物的热性质、热分解以及 环境样品的热分析。
热分析法的发展历程
早期阶段
热分析法的起源可以追溯到18世纪，当时人们开始使用天平测量物质在加热过程中的质 量变化。
发展阶段
19世纪末至20世纪初，随着热力学和物理化学的发展，热分析法逐渐成为一种重要的分 析方法，出现了多种热分析方法，如差热分析（DTA）、热重分析（TGA）等。
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24.04.2020
6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
操作因素： e、升温速率： 升温↑，出现尖锐而狭窄的 峰； 影响相邻峰的分辨率，较 低的升温速度使相邻峰易 于分开，而升温速度太快 容易使相邻峰合并。
2）应用： 研究物质的物理、化学变化。 进行定性、定量分析；为新材料的研制提供热性能数据；
指导生产、控制产品质量。 3）分类：
国际热分析协会ICTA将现有热分析技术分为9类17种
24.04.2020
24.04.2020
24.04.2020
24.04.2020
第六章 热分析法
概述——分类：
材料现代分析方法
第六章 热分析法
第六章 热分析法
概述
1）热分析（thermal analysis）法：在温度变化过程中测 量物质热性能技术的总称，即在程序控制温度条件下，测量 物质的物理性质与温度的关系的技术。
物质—— 试样本身或其反应产物；
程序控制温度—— 把温度看着是时间的函数
T=()
：时间
通常指线性升温、降温或恒温等；
物质的物性变化（状态变化）常用温度T量度，即某物理量
F=f(T)
则物性变化是时间的函数：F= f [()] = f()
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第六章 热分析法
概述
1）热分析（thermal analysis）法： 物理性质—— 质量、尺寸、焓（熔化、沸腾、升华、结 晶转变；脱水、降解、分解、氧化、还原、化合反应 等）、比热、机械特征或声、光、电、磁学特征等。
热分析法四大支柱：
6.1 差热分析DTA 6.2 差示扫描量热分析DSC 6.3 热重分析TG 6.4 热机械分析TMA
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表5-2 主要热分析技术的应用范围
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6.1 差热分析法（DTA）
差热分析（Differential Thermal Analysis，DTA）是在程 序控制温度下，测定物质和参比物之间的温度差和温度关系 的一种技术。 参 比 物 ： 测 量 温 度 范 围 内 不 发 生 任 何 热 效 应 的 物 质 ， 如 αAL2O3、MgO等。
24.04.2020
6.1.4 DTA曲线分析与应用 DTA法测定相图
测定的相图
DTA曲线
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6.1.4 DTA曲线分析与应用 测定聚合物的Tg
聚苯乙烯的DTA曲线
24.04.2020
6.1.4 DTA曲线分析与应用 共混聚合物鉴定
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1 差热分析法（DTA）
6.1.2 差热分析仪
差热分析仪的结构：加热炉、试样容器、热电偶、温度控制 系统及信号放大、记录系统等。
1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶；6-冰冷联结； 7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1.3 DTA曲线
横坐标：时间或温度
纵坐标：温度差ΔT
F
基线：ΔT 近似等于0 的区段
峰：吸热峰↓，放热峰↑
外延始点：峰的起始边陡峭部 分的切线与外延基线的交点， 如F。
峰顶温度不代表反应的终止温度，终止温度应为BC线上的某 一点；最大的反应速率也是在峰顶之前。所以峰温一般不能作 为鉴定物质的特征温度。
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6.1.4 DTA曲线分析与应用
1、定性分析：定性表征和鉴别物质 依据：峰温、形状和峰数 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标准（参考）
DTA曲线对照。 标准卡片：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片约2000张，麦 肯齐(Mackenzie)制作的卡片1662张(分为矿物、无机物与有 机物三部分)。 2、定量分析 依据：峰面积反映了物质的热效应（热焓），可用来定量计 算参与反应的物质的量或测定热化学参数。 3、借助标准物质，说明曲线的面积与化学反应、转变、聚合、 熔化等热效应的关系。
外延起始温度与反应起始温度最为接近，因此用外延起始温 度来表示反应的起始温度。
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1.3 DTA曲线 吸热峰↓，放热峰↑的原因
不同物质在加热过 程中发生物理、化学变 化的温度、热焓变化均 不同，因此峰数、温度、 峰形和大小不同——应 用DTA进行物相定性、 定量分析的依据。
6.1.1 基本原理—— 温差热电偶
将两个反极性的热电偶串联起来， 就构成了可用于测定两个热源之间 温度差的温差热电偶。
实验过程中，试样和参比物同时 升温，将样品与参比物的温差作为 温度或时间的函数连续记录下来→ 差热分析（DTA）曲线。
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6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
仪器因素：炉子的结构与尺寸、坩埚材料与形状、热电偶性 能等。
操作因素： a、试样的结晶度、纯度、颗粒度、用量及装填密度：影响峰
形和峰值
24.04.2020
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
操作因素： b、参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、比热容
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1.4 DTA曲线分析与应用
DTA分析的基本理论 1）曲线的峰面积S∝反应热效应△H；
2）热效应相同的反应，传热系数K↓，S↑，灵敏度↑。
应用：依据DTA曲线特征，可定性分析物质的物理或化学变 化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。 DTA中产生放热峰、吸热峰的原因
及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可能出现基线偏移、 弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰； c、炉内气氛： 静态气氛，一般为封闭系统，随着反应的进行，样品分
解出来的气体逐渐增加，使反应速度减慢，反应温度向 高温方向偏移。 动态气氛，气氛流经试样和参比物，分解产物所产生的 气体不断被动态气氛带走，控制好气体的流量就能获得 重现性好的实验结果。 d、记录纸速：不同的纸速使DTA峰形不同。 e、升温速率：影响峰形与峰位。
6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
操作因素： e、升温速率： 升温↑，出现尖锐而狭窄的 峰； 影响相邻峰的分辨率，较 低的升温速度使相邻峰易 于分开，而升温速度太快 容易使相邻峰合并。
2）应用： 研究物质的物理、化学变化。 进行定性、定量分析；为新材料的研制提供热性能数据；
指导生产、控制产品质量。 3）分类：
国际热分析协会ICTA将现有热分析技术分为9类17种
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第六章 热分析法
概述——分类：
材料现代分析方法
第六章 热分析法
第六章 热分析法
概述
1）热分析（thermal analysis）法：在温度变化过程中测 量物质热性能技术的总称，即在程序控制温度条件下，测量 物质的物理性质与温度的关系的技术。
物质—— 试样本身或其反应产物；
程序控制温度—— 把温度看着是时间的函数
T=()
：时间
通常指线性升温、降温或恒温等；
物质的物性变化（状态变化）常用温度T量度，即某物理量
F=f(T)
则物性变化是时间的函数：F= f [()] = f()
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第六章 热分析法
概述
1）热分析（thermal analysis）法： 物理性质—— 质量、尺寸、焓（熔化、沸腾、升华、结 晶转变；脱水、降解、分解、氧化、还原、化合反应 等）、比热、机械特征或声、光、电、磁学特征等。
热分析法四大支柱：
6.1 差热分析DTA 6.2 差示扫描量热分析DSC 6.3 热重分析TG 6.4 热机械分析TMA
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表5-2 主要热分析技术的应用范围
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6.1 差热分析法（DTA）
差热分析（Differential Thermal Analysis，DTA）是在程 序控制温度下，测定物质和参比物之间的温度差和温度关系 的一种技术。 参 比 物 ： 测 量 温 度 范 围 内 不 发 生 任 何 热 效 应 的 物 质 ， 如 αAL2O3、MgO等。
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6.1.4 DTA曲线分析与应用 DTA法测定相图
测定的相图
DTA曲线
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6.1.4 DTA曲线分析与应用 测定聚合物的Tg
聚苯乙烯的DTA曲线
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6.1.4 DTA曲线分析与应用 共混聚合物鉴定
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1 差热分析法（DTA）
6.1.2 差热分析仪
差热分析仪的结构：加热炉、试样容器、热电偶、温度控制 系统及信号放大、记录系统等。
1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶；6-冰冷联结； 7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪
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24.04.2020
6.1 差热分析法（DTA）
6.1.3 DTA曲线
横坐标：时间或温度
纵坐标：温度差ΔT
F
基线：ΔT 近似等于0 的区段
峰：吸热峰↓，放热峰↑
外延始点：峰的起始边陡峭部 分的切线与外延基线的交点， 如F。
峰顶温度不代表反应的终止温度，终止温度应为BC线上的某 一点；最大的反应速率也是在峰顶之前。所以峰温一般不能作 为鉴定物质的特征温度。
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6.1.4 DTA曲线分析与应用
1、定性分析：定性表征和鉴别物质 依据：峰温、形状和峰数 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标准（参考）
DTA曲线对照。 标准卡片：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片约2000张，麦 肯齐(Mackenzie)制作的卡片1662张(分为矿物、无机物与有 机物三部分)。 2、定量分析 依据：峰面积反映了物质的热效应（热焓），可用来定量计 算参与反应的物质的量或测定热化学参数。 3、借助标准物质，说明曲线的面积与化学反应、转变、聚合、 熔化等热效应的关系。
外延起始温度与反应起始温度最为接近，因此用外延起始温 度来表示反应的起始温度。
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1.3 DTA曲线 吸热峰↓，放热峰↑的原因
不同物质在加热过 程中发生物理、化学变 化的温度、热焓变化均 不同，因此峰数、温度、 峰形和大小不同——应 用DTA进行物相定性、 定量分析的依据。
6.1.1 基本原理—— 温差热电偶
将两个反极性的热电偶串联起来， 就构成了可用于测定两个热源之间 温度差的温差热电偶。
实验过程中，试样和参比物同时 升温，将样品与参比物的温差作为 温度或时间的函数连续记录下来→ 差热分析（DTA）曲线。
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6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
仪器因素：炉子的结构与尺寸、坩埚材料与形状、热电偶性 能等。
操作因素： a、试样的结晶度、纯度、颗粒度、用量及装填密度：影响峰
形和峰值
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1.5 影响DTA曲线的主要因素
操作因素： b、参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、比热容
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6.1 差热分析法（DTA）
6.1.4 DTA曲线分析与应用
DTA分析的基本理论 1）曲线的峰面积S∝反应热效应△H；
2）热效应相同的反应，传热系数K↓，S↑，灵敏度↑。
应用：依据DTA曲线特征，可定性分析物质的物理或化学变 化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。 DTA中产生放热峰、吸热峰的原因
及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可能出现基线偏移、 弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰； c、炉内气氛： 静态气氛，一般为封闭系统，随着反应的进行，样品分
解出来的气体逐渐增加，使反应速度减慢，反应温度向 高温方向偏移。 动态气氛，气氛流经试样和参比物，分解产物所产生的 气体不断被动态气氛带走，控制好气体的流量就能获得 重现性好的实验结果。 d、记录纸速：不同的纸速使DTA峰形不同。 e、升温速率：影响峰形与峰位。