第六章热分析方法3 ppt课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
功率差
功率 放大器
（ 平 均 T）
功率
参比物容器 记录器
计算器
参比物温度
参比物温度
图3-2 功率补偿型DSC的控制线路图
该仪器试样和参比物的加热器电阻相等，
RS=RR ， 当 试 样 没 有 任 何 热 效 应 时 IS2RS=IR2RR---- （ 3-2 ） ， 如 果 试 样 产 生
热效应，立即进行功率补偿。所补偿的功
S
R
1
23
4 5
6
图3-3 热流型DSC示意图 1．鏮铜盘；2．热电偶结点；3．镍铬板； 4．镍铝丝；5．镍铬丝；6．加热块
S
iS
R。 Rb
R
iR
R
Rg
Rg
图3-4 热流型DSC等效回路示意图
热流型DSC的等效回路于图3-4。R为试样和参比物的 臂热阻，Rb为桥式热阻，Rg为通过净化气体的泄漏热 阻，iS和iR分别为试样和参比物的热流。
(1)炉壁传导到试样和参比物的热流分别为i1S和i1R，传 热系数分别为K1S和K1R；
• (2)炉壁辐射到试样和参比物的热流分别为 i2S和i2R，传热系数分别为K2S和K2R；
• (3)传导到热电偶上的热流为i3S和i3R，传 热系数为K3S和K3R；
• (4)试样传导到参比物的热流为i4SR，传热 系数为K4ST；
2．热流型DSC
热流型DSC的结构如图3-3所示，该仪 器的特点是利用鏮铜盘把热量传输到试 样和参比物的，并且鏮铜盘还作为测量 温度的热电偶结点的一部分。传输到试 样和参比物的热流差通过试样和参比物 平台下的镍铬板与鏮铜盘的结点所构成 的镍铬-鏮铜热电偶进行监控。试样温 度由镍铬板下方的镍铬-镍铝热电偶直 接监控。
率 为 ： W=IS2RSIR2RR------ （ 3-3 ） ， 令RS=RR=R，即得W=R(IS+IR)(ISIR)----- （ 3-4 ） 。 因 为 IS+IR=IT ， 所 以 ： W=IT(ISRIRR)----- （ 3-5 ） ； W=IT(VSVR)=ITV------ （ 3-6 ） 式 中 ： IT——总电流；V——电压差。如果IT为 常数，则W与V成正比。因此V直接表 示dH/dt。
定各种热力学参数（如热焓、熵和比热等）
和动力学参数，所以在应用科学和理论研 究中获得广泛的应用。
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
第三节 差示扫描量热法
一．引言
• 差示扫描量热法（DSC）是六十年代以后 研制出的一种热分析方法，它是在程序控 制温度下， 测量输入到物质和参比物的温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同，又分为两种类型：功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽（-175~725C）、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
• (5)试样辐射到参比物的热流为i5SR，传热 系数为K5SR。
• 如果假定在试样和参比物内部，试样和试 样盘以及参比物和参比物盘之间的温度递 度都为零，那么上述各种热流应为：
i 1 S K 1 S T f T T
i 1 R K 1 R T f T
i 2 S
K
2S
T
4 f
T T
4
i 2 R
K
2R
T
4 f
T
4百度文库
i 3 S K 3 S T f T T
i 3 R K 3 R T f T
i 4 SR K 4 SR T T T
i 5 SR K 5 SR T T 4 T 4
(3-10)
式 中 ： Tf—— 炉 温 ； T—— 参 比 物 温 度 ； (T+T)——试样温度。 当用一惰性试样进行实验时，根据（3-10）式， 试样和参比物的热流应分别为：
根据Kirchoff热功当量定律，可得下列方程式：
T T ST T ST R T Sis (3-7)
R R g
R b
T T R T T R T R T SiR (3-8)
R R g
R b
式中：T——炉温；TS——试样温度；TR——参 比物温度。 （3-7）和（3-8）式相减并设T=TR-TS，即得
iS iR
(3-9)
1 1 2
R Rg Rb
式（3-9）表示温差T与热流差成正比。
最近，Platts[1]对热流型DSC作了理论上的估算，推导 出基线方程式，分析了传热系数对DSC曲线的影响。
由于在热流型DSC中试样和参比物在同一个加热炉内， 它们受同一温度-时间程序的监控，因此总的热流由下列 几部分构成：
W= dQ S — dQ R
dt
dt
dH = dt
(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
试样温度
试样温度 记录器
试样容器
温度 调节器
功率差
放大器 (Δ T )
C S d T d T T t 1 S T f T T K 2 S T f 4 T T 4 K 3 S T f T T K 4 S T R T T K 5 S T 4 R T T 4 (3-11)
C R d d K 1 R T T t f T K 2 R T f 4 T 4 K 3 R T f T K 4 S T R T T K 5 S T R T 4 T 4
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一部分 DSC的基本原理
一．差示扫描量热法的基本原理
1．功率补偿型DSC
功率补偿型DSC的主要特点是试样和参比物分别具有独立 的加热器和传感器，其结构如图3-1所示。整个仪器由两 个控制系统进行监控，见图3-2。其中一个控制温度，使 试样和参比物在预定的速率下升温或降温；另一个用于补 偿试样和参比物 之间所产生的温差。这个温差是由试样 的放热或吸热效应产生的。通过功率补偿使试样和参比物 的温度保持相同，这样就可从补偿的功率直接求算热流率， 即
功率 放大器
（ 平 均 T）
功率
参比物容器 记录器
计算器
参比物温度
参比物温度
图3-2 功率补偿型DSC的控制线路图
该仪器试样和参比物的加热器电阻相等，
RS=RR ， 当 试 样 没 有 任 何 热 效 应 时 IS2RS=IR2RR---- （ 3-2 ） ， 如 果 试 样 产 生
热效应，立即进行功率补偿。所补偿的功
S
R
1
23
4 5
6
图3-3 热流型DSC示意图 1．鏮铜盘；2．热电偶结点；3．镍铬板； 4．镍铝丝；5．镍铬丝；6．加热块
S
iS
R。 Rb
R
iR
R
Rg
Rg
图3-4 热流型DSC等效回路示意图
热流型DSC的等效回路于图3-4。R为试样和参比物的 臂热阻，Rb为桥式热阻，Rg为通过净化气体的泄漏热 阻，iS和iR分别为试样和参比物的热流。
(1)炉壁传导到试样和参比物的热流分别为i1S和i1R，传 热系数分别为K1S和K1R；
• (2)炉壁辐射到试样和参比物的热流分别为 i2S和i2R，传热系数分别为K2S和K2R；
• (3)传导到热电偶上的热流为i3S和i3R，传 热系数为K3S和K3R；
• (4)试样传导到参比物的热流为i4SR，传热 系数为K4ST；
2．热流型DSC
热流型DSC的结构如图3-3所示，该仪 器的特点是利用鏮铜盘把热量传输到试 样和参比物的，并且鏮铜盘还作为测量 温度的热电偶结点的一部分。传输到试 样和参比物的热流差通过试样和参比物 平台下的镍铬板与鏮铜盘的结点所构成 的镍铬-鏮铜热电偶进行监控。试样温 度由镍铬板下方的镍铬-镍铝热电偶直 接监控。
率 为 ： W=IS2RSIR2RR------ （ 3-3 ） ， 令RS=RR=R，即得W=R(IS+IR)(ISIR)----- （ 3-4 ） 。 因 为 IS+IR=IT ， 所 以 ： W=IT(ISRIRR)----- （ 3-5 ） ； W=IT(VSVR)=ITV------ （ 3-6 ） 式 中 ： IT——总电流；V——电压差。如果IT为 常数，则W与V成正比。因此V直接表 示dH/dt。
定各种热力学参数（如热焓、熵和比热等）
和动力学参数，所以在应用科学和理论研 究中获得广泛的应用。
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
第三节 差示扫描量热法
一．引言
• 差示扫描量热法（DSC）是六十年代以后 研制出的一种热分析方法，它是在程序控 制温度下， 测量输入到物质和参比物的温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同，又分为两种类型：功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽（-175~725C）、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
• (5)试样辐射到参比物的热流为i5SR，传热 系数为K5SR。
• 如果假定在试样和参比物内部，试样和试 样盘以及参比物和参比物盘之间的温度递 度都为零，那么上述各种热流应为：
i 1 S K 1 S T f T T
i 1 R K 1 R T f T
i 2 S
K
2S
T
4 f
T T
4
i 2 R
K
2R
T
4 f
T
4百度文库
i 3 S K 3 S T f T T
i 3 R K 3 R T f T
i 4 SR K 4 SR T T T
i 5 SR K 5 SR T T 4 T 4
(3-10)
式 中 ： Tf—— 炉 温 ； T—— 参 比 物 温 度 ； (T+T)——试样温度。 当用一惰性试样进行实验时，根据（3-10）式， 试样和参比物的热流应分别为：
根据Kirchoff热功当量定律，可得下列方程式：
T T ST T ST R T Sis (3-7)
R R g
R b
T T R T T R T R T SiR (3-8)
R R g
R b
式中：T——炉温；TS——试样温度；TR——参 比物温度。 （3-7）和（3-8）式相减并设T=TR-TS，即得
iS iR
(3-9)
1 1 2
R Rg Rb
式（3-9）表示温差T与热流差成正比。
最近，Platts[1]对热流型DSC作了理论上的估算，推导 出基线方程式，分析了传热系数对DSC曲线的影响。
由于在热流型DSC中试样和参比物在同一个加热炉内， 它们受同一温度-时间程序的监控，因此总的热流由下列 几部分构成：
W= dQ S — dQ R
dt
dt
dH = dt
(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
试样温度
试样温度 记录器
试样容器
温度 调节器
功率差
放大器 (Δ T )
C S d T d T T t 1 S T f T T K 2 S T f 4 T T 4 K 3 S T f T T K 4 S T R T T K 5 S T 4 R T T 4 (3-11)
C R d d K 1 R T T t f T K 2 R T f 4 T 4 K 3 R T f T K 4 S T R T T K 5 S T R T 4 T 4
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一部分 DSC的基本原理
一．差示扫描量热法的基本原理
1．功率补偿型DSC
功率补偿型DSC的主要特点是试样和参比物分别具有独立 的加热器和传感器，其结构如图3-1所示。整个仪器由两 个控制系统进行监控，见图3-2。其中一个控制温度，使 试样和参比物在预定的速率下升温或降温；另一个用于补 偿试样和参比物 之间所产生的温差。这个温差是由试样 的放热或吸热效应产生的。通过功率补偿使试样和参比物 的温度保持相同，这样就可从补偿的功率直接求算热流率， 即