13 热分析
热分析动力学
热分析动力学一、 基本方程对于常见的固相反应来说，其反应方程可以表示为)(C )(B )(A g s s +→ （1）其反应速度可以用两种不同形式的方程表示：微分形式 )(d d ααf k t= （2） 和积分形式t k G =)(α （3）式中：α――t 时物质A 已反应的分数；t ――时间；k ――反应速率常数；f (α)—反应机理函数的微分形式； G(α)――反应机理函数的积分形式。
由于f （α）和G （α）分别为机理函数的微分形式和积分形式，它们之间的关系为：ααααd /)]([d 1)('1)(G G f == （4）k 与反应温度T （绝对温度）之间的关系可用著名的Arrhenius 方程表示：)/exp(RT E A k -= （5）式中：A ――表观指前因子； E ――表观活化能； R ――通用气体常数。
方程（2）～（5）是在等温条件下出来的，将这些方程应用于非等温条件时，有如下关系式：t T T β0+= （6）即：β/=t d dT式中：T 0――DSC 曲线偏离基线的始点温度（K ）； β――加热速率（K ·min -1）。
于是可以分别得到：非均相体系在等温与非等温条件下的两个常用动力学方程式：)E/RT)f(A t d d αexp(/-=α (等温) （7）)/exp()(βd d RT E f AT -=αα (非等温) （8）动力学研究的目的就在于求解出能描述某反应的上述方程中的“动力学三因子” E 、A 和f(α)对于反应过程的DSC 曲线如图所示。
在DSC 分析中，α值等于H t /H 0，这里H t 为物质A ′在某时刻的反应热，相当于DSC 曲线下的部分面积，H 0为反应完成后物质A ′的总放热量，相当于DSC 曲线下的总面积。
二、 微分法2．1 Achar 、Brindley 和Sharp 法：对方程)/exp()(βd d RT E f AT -=αα进行变换得方程：)/exp(d d )(βRT E A Tf -=αα （9）对该两边直接取对数有：RTEA T f -=ln d d )(βln αα （10）由式（11）可以看出，方程两边成线性关系。
热分析动力学基础知识
1 n 2
E ln(1 ) 1 图，而 n 1 时， ln 对 作图，都能得到一条直线，其斜率为 （对 T T R
2
正确的 n 值而言） 。
3． 4
Mac Callum-Tanner 近似式
该法无需对 p(u)作近似处理，可以证明，对于一定的 E 值，-log p(u)与 1/T 为线性关系， 并可表达为：
三
积分法 对于积分法， G ( )
kt
则由方程（8）求积分得
G ( )
0
d A A exp( E / RT )dT exp( E / RT )dT f ( ) β β
T T T0 0 u u u
AE e AE AE e d u p ( u ) (u ) βR u βR βR u exp(u ) E 式中： p (u ) (u ); u RT u
E / RT
A f ' ( )e β
E / RT
E RT
2
（19）
当 T=Tp 时，反应速率达到最大，α=αp，从边界条件有：
d d d t dT
T Tp
,
p
0
我们得到第一个方程：
A f ' ( )e β
p
E / RTp
2
（23）
对 P（u）的不同处理，构成了一系列的积分法方程，其中最著名的方法和方
程如下：
3．1
Ozawa 法
通过对方程（23）变换，得 Ozaw567 RT RG ( )
方程（24）中的 E，可用以下两种方法求得。
热分析技术在金属材料研究中的应用解读
研究生课程论文(2014 -2015 学年第一学期)热分析技术在金属材料研究中的应用热分析技术在金属材料研究中的应用摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。
关键词：热分析技术金属材料研究应用Application of thermal analysis technique in the research of metallic materialsJing DengSchool of Materials Science and Engineering, South China University of TechnologyAbstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition.Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application1、前言热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。
LS-DYNA动力分析指南 第13章 热分析与热固耦合分析
211第十三章 热分析和热固耦合分析LS-DYNA 除了强大的结构动力分析功能外，还可以进行稳态或瞬态的热分析，和热固耦合分析，可以处理热传导、对流和辐射各种热问题，在焊接、冲压、锻压及碰撞等过程中方便的考虑热问题（如塑性能转化为热能的问题）及热应力问题。
13.1 LS-DYNA 求解热问题所涉及到的关键字求解热问题所涉及到的关键字：：*CONTROL_SOLUTION*CONTROL_THERMAL_SOLVER*CONTROL_THERMAL_TIMESTEP*CONTROL_THERMAL_NONLINEAR*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE_THERMAL*CONTACT_2D_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE_THERMAL*CONTACT_2D_AUTOMATIC_NODE_TO_SURFACE_THERMAL*CONTACT_2D_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_THERMAL*BOUNDARY_CONVECTION_OPTION*BOUNDARY__FLUX_OPTION*BOUNDARY_RADIATION_OPTION*BOUNDARY_TEMPERATURE_OPTION*BOUNDARY_THERMAL_WELD*INITIAL_TEMPERATURE_OPTION*LOAD_HEAT_GENERATION_OPTION*PART*MAT_THERMAL_OPTION13.2 13.2 进行热分析和热固耦合分析的步骤进行热分析和热固耦合分析的步骤进行热分析和热固耦合分析的步骤：：13.2.1 LS 13.2.1 LS--DYNA 激活热分析的关键字激活热分析的关键字*CONTROL_SOLUTION ：212典型的输入为：把热材料与结构材料相连使用的是*PART关键字：其中的参数TMID 就是定义的热材料ID 号，而MID 就是定义的结构材料ID 号，它们的编号可以一样，是不相干的。
热分析
33
峰面积的计算
DTA峰面积的确定（基线有偏移 ） 1)分别反应开始前和反应终止后的基线延长线，它们离开 基线的点分别是Ta和Tf，联结Ta，Tp，Tf各点，便得峰面积， 这就是ICTA(国际热分析协会)所规定的方法。
14
测温热电偶的基本原理
构成差热电偶的材料为镍铬合金或铂铑合金，较常用的为铂 铑合金热电偶。取直径相同、长度相等的铂丝两根，取直径 与铂丝相等而长度适中的铂--铑合金丝一段，在弧光焰上， 将铂--铑合金丝的两端分别焊接于两根铂丝上，这样就制成 了铂－铂铑差热电偶。
15
测温热电偶的基本原理
16
差热分析仪器结构
8
测温热电偶的基本原理
由物理学得知，在金属中存在着许多自由电 子，这些电子能够在金属离子构成的晶体点 阵里自由移动，即作不规则的热运动。在通 常的温度下，电子虽然作热运动，却不会从 金属中逸出。电子要从金属中逸出，就得消 耗一定的功，这个功叫做逸出功。
9
测温热电偶的基本原理
当两种金属接触时，不规则热运动的电子将从一种金属转移 到另一种金属中去。假定有两种金属A和B，假定电子从金属 A中逸出的功大于由金属B中逸出的功，即VA＞VB 。电子就 会从金属B中逸出而转移到金属A中。金属A中有过多的电子， 金属B中的电子少。金属A带负电，而金属B带正电。两金属 间就产生电位差VAB。电位VAB的存在，就出现一个电场。电 场阻止电子继续迁移到金属A中。电位差VAB 等于VB 与VA之 差，即：
34
物质产生热效应（吸热和放热）的原因
热分析动力学汇总
热分析动力学一、 基本方程对于常见的固相反应来说，其反应方程可以表示为)(C )(B )(A g s s +→ （1）其反应速度可以用两种不同形式的方程表示：微分形式 )(d d ααf k t= （2） 和积分形式t k G =)(α （3）式中：α――t 时物质A 已反应的分数；t ――时间；k ――反应速率常数；f (α)—反应机理函数的微分形式； G(α)――反应机理函数的积分形式。
由于f （α）和G （α）分别为机理函数的微分形式和积分形式，它们之间的关系为：ααααd /)]([d 1)('1)(G G f == （4）k 与反应温度T （绝对温度）之间的关系可用著名的Arrhenius 方程表示：)/exp(RT E A k -= （5）式中：A ――表观指前因子； E ――表观活化能； R ――通用气体常数。
方程（2）～（5）是在等温条件下出来的，将这些方程应用于非等温条件时，有如下关系式：t T T β0+= （6）即：β/=t d dT式中：T 0――DSC 曲线偏离基线的始点温度（K ）； β――加热速率（K ·min -1）。
于是可以分别得到：非均相体系在等温与非等温条件下的两个常用动力学方程式：)E/RT)f(A t d d αexp(/-=α (等温) （7）)/exp()(βd d RT E f AT -=αα (非等温) （8）动力学研究的目的就在于求解出能描述某反应的上述方程中的“动力学三因子” E 、A 和f(α)对于反应过程的DSC 曲线如图所示。
在DSC 分析中，α值等于H t /H 0，这里H t 为物质A ′在某时刻的反应热，相当于DSC 曲线下的部分面积，H 0为反应完成后物质A ′的总放热量，相当于DSC 曲线下的总面积。
二、 微分法2．1 Achar 、Brindley 和Sharp 法：对方程)/exp()(βd d RT E f AT -=αα进行变换得方程：)/exp(d d )(βRT E A Tf -=αα （9）对该两边直接取对数有：RTEA T f -=ln d d )(βln αα （10）由式（11）可以看出，方程两边成线性关系。
解读热分析曲线的内容和方法【用仪器扫描热分析曲线,以智慧解读认知热特性】
解读热分析曲线的内容和方法钱义祥朱兵孙坤（珀金埃尔默公司，上海201203）孙建平（苏州大学分析测试中心215123）“用仪器扫描热分析曲线，以智慧解读认知热特性“这二句话是本期专刊的主题思想。
以你娴熟的实验技能，在品质精良的热分析仪器上扫描出一张热分析曲线，再以你渊博的专业知识解读曲线上的特征转变峰，进而认知材料的热性能。
热分析是对物质进行宏观描述的一种实验方法，为充分理鲜宏观实验结果，须建立宏观量与物质的分子结构或微观性质间的联系。
热分析方法测得的宏观物理量有热焓，质量，力学量，光学量，电学量，声学量等。
通过这些物理量的变化来说明物质所处的状态及变化过程。
这便是通常所说的热分析曲线解读。
实验和解读是认知学中的两个元素（环节），有助于科学研究的深化。
解读热分析曲线主要包括以下三个方面的内容：1,读取曲线上的热特性参数和特征温度，特征时间，特征频率。
2,特征峰的属性和归属。
3,转变峰与物质结构，分子运动，性能及加工工艺的关联。
4,诠译物质的热过程，破解物质热性能的奥秘。
热分析的应用领域越来越广，特别在营养与食品公司安全，药物与代谢产物，生态环境，材料科学，石油化工与油田化学，公共卫生等领域。
当今发展最快的科技领域如生命科学，生物工程，环境科学和生态保护，现代医学和中医药物，纳米科技等领域的基础研究和应用研究，都离不开热分析。
解读来自这些领域的样品的热分析曲线，将要涉及物理学，化学，高分子物理，高分子化学，矿物学，医药学，生物学等学科的专业知识。
这些学科的专业知识将是解读热分析曲线的“基础知识“。
热分析专业人员涉足百业，解读热分析曲线的案例经过多年沉积你就是通晓多种学科的”博士“了。
解读热分析曲线，难易各说，深浅皆宜。
本文从四个方面和大家切磋：解读热分析曲线的热转变和热过程；解读热分析曲线的基本方法；衍生实验及辅证实验和防止误读误判。
并解读几个案例，和大家一起讨论。
一、解读热分析曲线显现的热转变和热过程热分析可以用来进行：热转变测定（玻璃化转变，熔融结晶，相转变），特性参数测定（比热容，相图，膨胀系数，介电常数，居里点温度，动力学参数，模量，阻尼，氧化诱导期），反应（聚合，固化，水合，氧化，还原，分解，降解）和逸出气分析。
关于热分析法
关于热分析法的研究摘要：在药剂学领域，热分析是研究药物晶型、纯度、稳定性、固态分散系统、脂质体、药物-辅料相互作用的重要手段。
热分析法主要包括差热分析、差示扫描量热法和热重法，该篇文章主要介绍了他们的原理、应用范围及实例以及优缺点。
关键词：原理应用热分析1.差热分析（DTA）差热分析，也称差示热分析，是在温度程序控制下，测量物质与基准物(参比物)之间的温度差随温度变化的技术。
1．1原理：纵坐标表示温度差ΔT,ΔT为正表示试样放热；ΔT为负表示试样吸热。
横坐标表示温度。
ABCA所包围的面积为峰面积，A′C′为峰宽，用温度区间或时间间隔来表示。
BD 为峰高,A点对应的温度Ti为仪器检测到的试样反应开始的温度,Ti受仪器灵敏度的影响,通常不能用作物质的特征温度。
E点对应的温度Te为外延起始温度，国际热分析协会(ICTA)定为反应的起始温度。
E点是由峰的前坡(图中 AB段)上斜率最大的一点作切线与外延基线的交点，称外延起始点。
B点对应的温度Tp为峰顶温度,它受实验条件影响，通常也不能用作物质特征温度。
1.2应用范围:熔化及结晶转变、氧化还原反应、裂解反应等的分析研究、主要用于定性分析。
1.3优缺点：优点：测量物质的转变温度是比较准确方便的缺点：1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而使校正系数K值变化，难以进行定量；2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有较大差异，三者之间会发生热交换，降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。
3）用于热量测量却比较麻烦，而且因受样品与参考物之间热传导的影响，定量的准确度也较差。
1.4应用实例1）含水化合物。
对于含吸附水、结晶水或者结构水的物质，在加热过程中失水时，发生吸热作用，在差热曲线上形成吸热峰。
①2）高温下有气体放出的物质。
一些化学物质，如碳酸盐、硫酸盐及硫化物等，在加热过程中由于CO2、SO2等气体的放出，而产生吸热效应，在差热曲线上表现为吸热谷。
不同类物质放出气体的温度不同，差热曲线的形态也不同，利用这种特征就可以对不同类物质进行区分鉴定。
热重分析原理及方法介绍
（3）其它
试样的反应热、导热性、比热等因素都对TG曲线有影响。
反应热会引起试样的温度高于或低于炉温，这将对计算动力学数据 带来严重的误差。
气体分解产物在固体试样中的吸附也会影响TG曲线。可以通过无盖 大口径坩埚，薄试样层或使惰性气氛流过炉子以减少吸附。
热重曲线的分析和计算方法
热重分析的应用
DTG 曲线峰的面积精确对应着 变化了的样品重量，较TG能更精 确地进行定量分析。
能方便地为反应动力学计算提 供反应速率（dm/dt）数据。 DTG与DTA(差热分析）具有可比 性，通过比较，能判断出是重量 变化引起的峰还是热量变化引起 的峰。TG对此无能为力。
例 ： 含 有 一 个 结 晶 水 的 草 酸 钙 的 TG 曲 线 和 DTG 曲线
利用热重法测定发泡剂含量
m = f(T)
是使用最多、最广泛的热分析技术。 类型： 两种
1.等温（或静态）热重法：恒温
2.非等温（或动态）热重法：程序升温
热重曲线（TG曲线）
由 TG 实验获得的曲线。记录质量变化对温度的 关系曲线。 纵坐标是质量（从上向下表示质量减少） ，横 坐标为温度或时间。
TG特点:定量性强，能准确
热分析概述
定义
热分析是在程序控制温度下，测量物质的 物理性质与温度关系的一类技术。国际热分 析协会ICTA （International Confederation for Thermal Analysis) 所谓“程序控制温度”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、电学及 磁学性质等。
二、试样因素
试样对热重分析 的影响很复杂
试样用量、粒度
(1) 升温速率
热分析技术
26
TG 篇 – 共混物和共聚物的组成分析
• 共聚物的热稳定性总是介于两种均聚物的 热稳定性之间，且随组成比的变化而变化； 共混物则出现各组份的失重，而且是各组 份纯物质的失重乘以百分含量叠加的结果。
27
PC/PBT 共混材料的热分解
28
2 差热分析(DTA)
差热分析(Differential Thermal Analysis，简称 DTA)
23
TG的应用
热稳定性与热分解行为
24
• TG篇－添加剂和杂质的分析 添加剂和杂质可分为两类： 一类是挥发性的，如水、增塑剂等，它们在 树脂分解之前已先逸出； 另一类是无机填料如二氧化硅、玻璃纤维 等，它们在树脂分解后仍然残留
25
NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解
Mass loss / % 增塑剂 质量损失: -9.87 % DTG % / min
37
从常温至800℃范围内发生了三次热失重反应 1：220 ℃附近，约失重12％;
2：500 ℃时，累计失重约20％；
3：740 ℃ 时，累计失重约30％ 对应的DTA曲线上，也出现了三次热反应
38
结合该物质的分子量进行分析，最后 得出它们所对应的化学反应过程为：
-H2O -CO -CO2
CaC2O4﹒H2O----CaC2O4----CaCO3----CaO
16
影响热分析测量的实验因素
升温速率 （1）提高升温速率使反应的起始温度 Ti ， 峰温Tp和终止温度Tf增高。 （ 2 ）快速升温是将反应推向在高温区以更快的速 度进行，即不仅使 DTA曲线的峰温 Tp升高，且峰 幅变窄，呈尖高状。 （ 3 ）对多阶反应，慢速升温有利于阶段反应的相 互分离。
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差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
12
差热分析法测定相图
测定的相图
DTA曲线
13
定性分析：定性表征和鉴别物质
依据：峰温、形状和峰数目 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. 对样品的物理状态无特殊要求；
3. 所需样品量可以很少（0.1g - 10mg）；
4. 仪器灵敏度高（质量变化的精确度达10-5）； 5. 可与其他技术联用； 6. 可获取多种信息。
• 根据国际热分析协会(ICTA)的归纳和分类，目 前的热分析方法共分为九类十七种，其中热重 法、差热分析、差示扫描量热法和热机械分析 应用得最为广泛。
22
德国耐驰同步 TGDSC 热分析仪
功率补偿式差示扫描量热仪示意图
24
典型的DSC曲线
曲线离开基线的位移 代表样品吸热或放热 的速率（mJ· s-1） 纵坐标：热流率（dH/dt）
曲线中峰或谷包围的 面积代表热量的变化 横坐标：时间（t）或温度（T）
DSC可直接测量样品在发生物理或化学变化时的热效应。
DTG曲线
定量精确度高
TG曲线
形象、直观
四、TG的应用
特点：定量性强，能准确地测量物质的质量
变化及变化的速率。
只要物质受热时发生重量的变化，就可以用
热重法来研究其变化过程。
失重率的计算
三个失重区间失重率的计算如下： ΔW1%=（m0-m1）100%/m0 ΔW2%=（m1-m2）100%/m0 ΔW3%=（m2-m3）100%/m0 总失重率 ΔW%=（m0-m3）100%/m0 残渣： W渣%= 100%-ΔW%
14
差热分析法用于共混聚合物鉴定：
由特征峰可确定共混物由高压聚乙烯(HPPE)、低压 聚乙烯(LPPE)、聚丙烯(PP)、聚次甲氧基(POM)、 尼龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟乙烯 (PTFE)7种聚合物组成。
定量分析： 依据：峰面积。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。
一、基本原理 热重法（TG）：在程序控制温度条件下，测 量物质的质量与温度（或时间）关系的一种热 分析方法。 其数学表达式为： ΔW=f（T）或（t）
ΔW为重量变化，T是绝对温度，t是时间。
热重法试验得到的曲线称为热重曲线（即TG
曲线）。
典型TG曲线：
以质量（或百分率%）为 纵坐标
以温度或时间作横坐标
二、热天平
用于热重法的装置是热天平（热重分析仪）。 由天平、加热炉、程序控温系统与记录仪等几部分组 成。 热天平测定样品质量变化的方法有变位法和零位法。 变位法：利用质量变化与天平梁的倾斜成正比的关系， 用直接差动变压器控制检测。 零位法：靠电磁作用力使因质量变化而倾斜的天平梁 恢复到原来的平衡位置，施加的电磁力与质量变化成 正比，而电磁力的大小与方向是通过调节转换机构中 线圈中的电流实现的，因此检测此电流值即可知质量 变化。
30
三、微商热重（DTG）曲线
TG曲线中质量（m）对时间（t）进行一次微
商从而得到dm/dt-T（或t）曲线，称为微商热 重（DTG）曲线。
表示质量随时间的变化率（失重速率）与温
度（或时间）的关系。
以微商热重曲线表示结果的热重法称为微商
热重法。
例：钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线
第十七章 热分析法 (Thermal Analysis)
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 差热分析(DTA) 差示扫描量热法(DSC) 热重法(TG)
1
五水硫酸铜的热分解过程?
CuSO 4 5H 2O CuSO4 3H 2O 2H 2O
CuSO4 3H 2O CuSO4 H 2O 2H 2O
物理性质 热分析技术名称 缩写
质量
温度 热量 尺寸 力学特性
热重分析法
差热分析 示差扫描量热法 热膨胀（收缩）法 动态力学分析
TG
DTA DSC TD DMTA
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
8
第二节 差热分析法 (Differential Thermal Analysis，DTA)
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（或时间）关 系的一种热分析方法。 参比物（或基准物）：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 或时间的函数连续记录下来，得到DTA曲线。 用于差热分析的装置称为差热分析仪。
确定峰面积的作图法
16
三、影响DTA曲线的主要因素
差热分析曲线的峰形、出峰位置和峰面积等受多 种因素影响，大体可分为： 仪器因素 操作因素
仪器因素：与差热分析仪有关的影响因素，主要 包括： 炉子的结构与尺寸 坩埚材料与形状 热电偶性能等
17
操作因素:
样品粒度：影响峰形和峰值，尤其对有气相参与 的反应， 100目～200目左右适宜； 参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、 比热容及热传导等，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； 气氛：影响峰形、峰位和峰的数量； 升温速率：影响峰形与峰位； 样品用量：过多则会影响热效应温度的准确测量， 妨碍两相邻热效应峰的分离等。
9
10-放大器
11-x-y记录仪
9-样品热电偶 8-参比热电偶 1-参比物 2-样品 5-加热块热电偶 7-温度程控 6-冰冷联结 3-加热块
4-加热器
差热分析仪结构示意图
10
放热
基线相当或时间t
典型的DTA曲线
11
二、DTA曲线分析与应用
依据差热曲线特征（吸热与放热峰的个数、形状及相 应的温度）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。
为了克服DTA的缺点，发展了差示扫描量热法，即 DSC。
第三节 差示扫描量热法 ( Differential Scanning Calorimetry，DSC)
一、基本原理与差示扫描量热仪
差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件 下，测量输入给样品与参比物的功率差与温度 （或时间）关系的一种热分析方法。 DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差 示扫描量热法两种类型。
35
聚酰亚胺在不同气氛中的TG曲线
36
六、热分析中的联用技术
单一的热分析技术，如TG、DTA或DSC 等，难以明确表征和解释物质的受热行 为。 热分析的联用技术，包括各种热分析技 术本身的同时联用，如：TG-DTA，TGDSC等。 热 分 析 与 其 它 分 析 技 术 的 联 用 ， 如 ： TG-MS、TG-IR等。
曲线峰位的影响
曲线分辨的影响
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升温速率对DTA曲线峰的影响
a.5mg;
b.50mg;
c.5g
NH4NO3的DTA曲线
DTA有两个缺点： 1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而 使校正系数K值变化，难以进行定量； 2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有 较大差异，因而三者之间会发生热交换，降低了对热 效应测量的灵敏度和精确度。 所以只能进行定性或半定量的分析工作。
数学表达式为: F=f（T） 或 F=f’（t） 其中F是一个物理量，T是物质的温度，t为时间。
4
物质在不同温度下时，会发生物理变化和化学 变化： 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华等； 常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧 化、还原、晶体结构转变等。
5
热分析的主要优点：
1. 可在宽广的温度范围内对样品进行研究；
根据物理或化学过程中所产生的重量和能量的变化 情况，TG和DTA对反应过程可作出大致的判断：
/ DSC
水合草酸钙的TG－DTA曲线：
CaC2O4· H2O CaC2O4
CaCO3
CaO
例：MgC2O4.2H2O的TG曲线如下。现有2.50g含 MgC2O4.2H2O的试样，加热至500℃时重量为1.63g （样品除MgC2O4.2H2O外，无其他会失重的组分）。 则样中含MgC2O4.2H2O的百分数是多少？
五、影响TG曲线的主要因素
（1）升温速率：合适的升温速率为5℃· min-1～10℃· min-1。 （2）炉内气氛 （3）坩埚材料 （4）支持器和炉子的几何形状 （5）记录速度，记录仪量程 （6）天平和记录机构的灵敏度 样品因素： （1）样品量 （2）样品的几何形状 （3）样品的装填方式 （4）样品的属性
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二、热量变化与曲线峰面积的关系
样品吸热或放热时，热量一部分传导到温度传感装置 （热电偶、热敏电阻等）以实现样品（或参比物）的 热量补偿，另一部分传导到温度传感装置以外的地方， 差示扫描量热曲线上吸热峰或放热峰面积表示的是前 者的热量变化。 样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为
m· H=K· A
本章作业
• 17-2 • 17-6 • 17-7
CuSO4 H 2O CuSO4 H 2O
五水硫酸铜的TG曲线
关于味精
1、食用味精后是否对人的身体有害？ 2、在什么温度下使用味精进行调味最好？
第一节 概述
热分析（TA）：在程序控制温度条件下，测量物 质的物理性质随温度或时间变化的函数关系的技 术。 物理性质：质量、温度、能量、尺寸、力学、声、 光、热、电等；