第十三章 热分析技术
热分析技术(最新版)
4)在程序控温方面，已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。 (3）温度的标定 测温是所有热分析的共同问题，对于 TG-DTA或 TGDSC联用仪，温度可以用DTA或DSC标定（后面阐述）; 对于单独的热天平的温度标定，可以采用不同居里 温度的强磁体来标定： 标定时在热天平外加一磁场，坩埚中放一标准磁性物 质。磁性物质的居里点是金属从强磁体向顺磁体转变 的温度，在居里点下，试样是有磁性的，从居里点
EGD EGA ETA TPA DTA DSC TD TMA DTM TS TA TP TE TM
3）在表1列出的17种方法中，热重(TG)和差热分析 (DTA) 应用最广；其次是差示扫描量热 (DSC) ，它 们构成了热分析的三大支柱。因此下面我们学习这 三种技术及它们的应用。
表2 热分析技术的应用范围
物理性质 热分析技术名称 1. 质量 （1）热重法 Thermogravimetry （2）等压质量变化测定 Isobaric mass-change determination （3）逸出气体检测 Evolved gas detection （4）逸出气体分析 Evolved gas alalysis （5）放射热分析 Emanation thermal analysis （6）热微粒分析 Thermoparticulate analysis 2．温度 3．热量 4．尺寸 5．力学 6．声学 7．光学 8．电学 9．磁学 （7）加热曲线测定 （8）差热分析 （9） 差示扫描量热 （10）热膨胀法 （11）热机械分析 （12）动态热机械法 （13）热发声法 （14）热传声法 （15）热光学法 （16）热电学法 （17）热磁学法 Heating curve determination Differential thermal analysis Differential scanning calorimetry Thermodilatometry Thermomechanical analysis Dynamic thermomechanometry Thermosonimetry Thermoacoustimetry Thermophotometry Thermoelectrometry Thermomagnetometry 简称 TG
热分析技术
热分析概述
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。 热分析是通过测定物质加热或冷却过程 中物理性质（目前主要是重量和能量） 的变化来研究物质性质及其变化，或者 对物质进行分析鉴别的一种技术。
热分析的特点：
一、应用的广泛性 热分析广泛应用于无机，有机，高分子 化合物，冶金与地质，电器及电子用品， 生物及医学，石油化工，轻工，材料科 学等领域。 二、在动态条件下快速研究物质热特性的 有效手段。 三、方法和技术的多样性
热分析分类
测定的物理 方法名称 量 质 量 热重法 等压质量变化测定 逸出气检测 逸出气分析 放射热分析 热微粒分析 升温曲线分析 差热分析 差示扫描量热法 调制式差示扫描量 热法 简 称 TA 测定的物理 方法名称 量 尺 寸 力学量 声学量 热膨胀法 热机械分析 动态热机械 法 热发声法 热传声法 热光学法 热传声法 热磁学法 简 称 TM A DM A
热天平
主要构造：
天平 加热炉 程序控温系统 记录仪
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（即零位），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。
上图为硝酸银转变的DTA曲线 （a）原始试样 （b）稍微粉碎的试样 （c）仔 细研磨的试样
二 差示扫描量热分析
差示扫描量热法是在温度程序控制下， 测量输给物质和参比物的功率差与温度 关系的一种技术。 根据测量方法不同，这种技术可分为功 率补偿型和热流型。
基本原理
热分析技术PPT课件
从熔融热焓法得到的结晶度定义为
c
Ha H H a Hc
9/18/2019
20
热重（TG）
在程序控温下测量试样质量对温度 的变化。
9/18/2019
21
TG仪器
热重分析仪的基本部件是热天平。根据结 构的不同，热天平可分为水平型、托盘型 和吊盘型三种。
9/18/2019
22
9/18/2019
9/18/2019
2
热分析技术
热分析（Thermal Analysis, TA）是指在程序控 温下测量物质的物化性质与温度关系的一类技术。
根据所测物性的不同，广义的热分析方法可分为9 类17种，但狭义的热分析技术只限于差热分析 （Differential thermal analysis, DTA）、差示扫 描量热（Differential scanning calorimetry, DSC）、热重分析（Thermogravimetry, TG）、 热机械分析（Thermomechanical analysis, TMA） 和动态热机械分析（Dynamic mechanical analysis, DMA）等。
9/18/2019
E'(elastic）
E（" viscous） 48
动态模量
E’ 为弹性模量，又称为储能模量，代表材 料的弹性； E” 为黏性模量，又称为损耗模量，代表材 料的黏性。 损耗模量对储能模量的比值称为损耗因子 或损耗角正切，即
tan E"/ E' DMA测试通常记录的是动态（储能、损耗） 模量对温度、频率等的变化。
9/18/2019
31
2019/9/18
热分析技术的应用和原理
热分析技术的应用和原理简介热分析技术是一种广泛应用于材料科学、化学工程和环境科学等领域的实验方法。
它通过对材料在不同温度条件下的热行为进行研究，揭示了材料的性质和结构信息，为材料设计、加工和性能评价提供了重要依据。
本文将介绍热分析技术的应用和原理，并重点讨论热重分析和差示扫描量热分析两种常用的热分析方法。
应用热分析技术在许多领域都有广泛的应用，以下是热分析技术的一些典型应用：1.材料性能研究：热分析技术可以用于研究材料的热稳定性、热分解特性以及热变形行为。
通过分析材料在不同温度条件下的质量变化、热吸放能量以及尺寸变化等参数，可以评估材料的热稳定性和热稳定温度范围，为材料的应用提供参考。
2.陶瓷和玻璃制备：热分析技术可以用于研究陶瓷和玻璃材料的烧结行为、相变特性以及热膨胀性能。
通过对材料在升温和降温过程中的质量变化以及热吸放能量进行分析，可以确定陶瓷和玻璃材料的烧结温度范围、烧结速率以及热膨胀系数等关键参数。
3.化学反应动力学研究：热分析技术可以用于研究化学反应的动力学特性。
通过对反应物的热分解过程进行研究，可以确定反应的起始温度、反应速率以及反应的放热或吸热特性。
这些信息对于了解反应机理和优化反应条件具有重要意义。
4.环境污染的监测与控制：热分析技术可以用于监测和分析环境样品中的有机物和无机物。
例如，热重分析可以用于测定大气颗粒物中的有机物和无机物的含量分布和热解特性，从而评估空气中的污染程度并制定相应的治理措施。
原理热分析技术的原理主要基于材料在不同温度条件下的热行为。
根据热量传递的方式不同，热分析技术可分为热重分析和差示扫描量热分析两种常见方法。
热重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）热重分析是一种通过测量材料在升温过程中的质量变化来研究材料热行为的方法。
其原理基于样品在升温过程中发生物理变化或化学反应时，会引起样品质量的变化。
通过测量样品质量变化与温度的关系，可以揭示样品的热分解特性、相变行为以及热稳定性。
13.热分析
微区显微结构与成分
热分析是分析物质在 加热过程中的变化， 从而指导生产控制产 品
返 回
第十三章
绪论
国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis---ICTA) 曾于1977年对热分析技 术下了如下定义：“热分析是在程序温度控制下测量物质 的物理性质与温度关系的一类技术” 。 在热分析法中，物质在一定温度范围内发生变化，包 括与周围环境作用而经历的物理变化和化学变化，诸如释 放出结晶水和挥发性物质的碎片，热量的吸收或释放，某 些变化还涉及到物质的增重或失重，发生热—力学变化和 热物理性质和电学性质变化等。热分析法的核心就是研究 物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度 以及所涉及的能量和质量变化。
度控制系统、信号放大系统、差热
系统及记录系统组成。
DTA仪的基本结构
§14－3 DTA曲线及理论分析
一 、DTA曲线 DTA曲线是指试样与参比物间的温差（ΔT） 曲线和温度（T）曲线的总称。
1． DTA曲线的有关术语：
根据国际热分析协会所作的定义，主要有：
(1) DTA参比物：指通常在实验的温度范围内没有热活性的已 知物质。 (2) DTA 试样：指实际要测定的材料。 (3) DTA样品：试样与参比物总称。 (4) DTA 试样支持器：指放试样的容器或支架。 (5) DTA参比物支持器：放参比物的容器或支架。 (6)样品支持器组合：放置样品的整套组合。当热源或冷源与 支持器合为一体时，则此热源或冷源视为组合的一部份。 (7)均温块：样品或样品支持器同质量较大的材料紧密接触的 一种样品支持器组合。 (8)差示热电偶（ΔT热电偶）：测量温度差用的热电偶系统。 (9)测温热电偶（T热电偶）：测量温度用的热电偶系统
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。
热分析技术(最新版)PPT课件
特点
设备简单、操作方便、试样用量少； 但精度较低、分辨率差。
应用
研究物质的物理变化（晶型转变、熔 融、升华和吸附等）和化学变化（脱 水、分解、氧化和还原等）。
差示扫描量热法
原理
在程序控制温度下，测量输入到 物质和参比物的功率差与温度的
关系。
应用
测定多种热力学和动力学参数， 如比热容、反应热、转变热等； 研究高分子材料的结晶、熔融和
流体中由于温度差异引起的密度变 化而产生的宏观运动，是热量传递 的一种重要方式。
热辐射
物体通过电磁波的形式发射和吸收 能量，其辐射强度与物体温度、表 面性质等因素有关。
热分析中的物理量与单位
温度
热力学系统的一个物理属性，表示物体冷 热的程度，常用单位有摄氏度、华氏度、
开尔文等。
热容
物体在温度变化时所吸收或放出的热量与 其温度变化量之比，常用单位有焦耳/摄氏
环境科学领域应用
大气污染物分析
利用热分析技术可以对大气中的 污染物进行分析和鉴定，揭示大 气污染物的来源和危害。
土壤污染物分析
通过热分析技术可以分析土壤中 的污染物，评价土壤的污染程度 和生态风险。
环境样品热性质研究
利用热分析技术可以研究环境样 品的热性质，如热稳定性、热分 解温度等，为环境科学研究和环 境保护提供技术支持。
热机械分析法
原理
01
在程序控制温度下，测量物质在非振动载荷下的形变与温度的
关系。
应用
02
研究材料的热膨胀系数、玻璃化转变温度、流动温度等；评估
材料的尺寸稳定性、内应力和热震稳定性等。
特点
03
能直接测量材料的形变，反映材料的机械性能随温度的变化；
热分析技术
• 4、没有明显的热效应，开始收缩或从膨胀转变为收缩时， 表示烧结开始，收缩越大，烧结进行得越剧烈。
差热分析仪
（二）、差热曲线的形成
（三）、DTA曲线的特征及温度标定
DTA曲线是将试样和参比物置于同一环境中以一定速率加 热或冷却，将两者的温度差对时间或温度作记录而得到的。 DTA曲线的实验数据是这样表示的，纵坐标代表温度差 T，吸热过程是一个向下的峰，放热过程是一个向上的峰。 横坐标代表时间或温度。
一、热分析技术的发展历史
1、差热析的历史
1887年法国学者李﹒恰特利为研究粘土矿物，制作了差热 分析仪。灵敏度低，易受外界热变化的影响。
1899年英国学者劳贝茨－奥斯坦改良了李﹒恰特利的装置。 为目前广泛使用的差热分析仪的模型。
1969年首次出现热分析杂志，1970年创刊“热化学记 要”，成为世界上专门报道热分析应用的杂志。
2、热重分析
1915年日本东北大学的本多光设计了一架热天平，开创了 热重分析。
二次大战后，美国首先制成了商品化的电子管式差热分析 仪。随后，商品化的热分析仪迅速发展，并朝自动化、微 量化、综合化方向发展。
三、应用领域
• 从热分析文摘（TAA）近年的索引可以看 出，热分析技术广泛应用于无机，有机， 高分子化合物，冶金与地质，电器及电子 用品，生物及医学，石油化工，轻工等领 域。当然这与应用化学，材料科学，生物 及医学的迅速发展有密切的关系。
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
DTA
TMA
综合热分析
四、热分析技术的分类
加热
物质
冷却
热量变化 重量变化 长度变化 粘弹性变化 气体发生 热传导
热分析技术
热分析技术
热分析技术是一种实验室技术，旨在测量系统中物质交换的热量以及温度在高温、常
温或低温条件下的变化。
它是一种重要的性能测试技术，可用于测量纯物质和复合系统
（如润滑油）的热分析特性。
热分析技术有几种，其中最常用的方法是熔点分析和汽化分析。
熔点分析法可以精确
测定物质的熔点，使研究者了解温度特性和热性能分布。
它可以应用于多种物质，如金属、陶瓷、石膏、聚苯乙烯等，以测定熔点及热膨胀、僵硬等性能变化。
汽化分析法可精确测定物质的汽化温度和汽化熵。
它可以用于测定液体和气体体系的
汽化及汽化热量，从而推断出物质的可溶性和热性能变化。
此外，也有一些其他分析方法，如波谱分析、氧化分析、腐蚀分析、差热分析技术、
光散射分析和endothermic（内热）分析。
这些技术可以完全测试物质的热膨胀系数、僵
硬性等性能，进而研究材料在高温、常温或低温条件下的热特性。
热分析技术在化学工业、材料制造、能源利用和环境污染控制等领域都有重要应用，
是一种必不可少的性能测试技术工具。
此外，热分析技术还可以用于研究固态物质熔融温
度及混合物的混合熔点，有助于更快更准确地开发新的材料。
热分析技术的概念,分类,原理等
热分析技术的概念,分类,原理等热分析技术的概念、分类、特点等介绍摘要关键词热分析技术概念分类特点原理热分析（TA）是指用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法。
国际热分析协会于1977年将热分析定义为：“热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术。
”根据测定的物理参数又分为多种方法。
最常用的热分析方法有:差(示)热分析(DTA)、热重量法(TG)、导数热重量法(DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)。
此外还有：逸气检测(EGD)、逸气分析(EGA)、扭辫热分析(TBA)、射气热分析、热微粒分析、热膨胀法、热发声法、热光学法、热电学法、热磁学法、温度滴定法、直接注入热焓法等。
测定尺寸或体积、声学、光学、电学和磁学特性的有热膨胀法、热发声法、热传声法、热光学法、热电学法和热磁学法等。
热分析技术能快速准确地测定物质的晶型转变、熔融、升华、吸附、脱水、分解等变化，对无机、有机及高分子材料的物理及化学性能方面，是重要的测试手段。
热分析技术在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。
1.差示扫描量热（DSC)差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。
可分为功率补偿型DSC和热流型DSC。
功率补偿DSC原理图功率补偿型的DSC是内加热式，装样品和参比物的支持器是各自独立的元件，在样品和参比物的底部各有一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器。
它是采用动态零位平衡原理，即要求样品与参比物温度，无论样品吸热还是放热时都要维持动态零位平衡状态，也就是要保持样品和参比物温度差趋向于零。
DSC测定的是维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差（ΔW=dH/d t），反映了样品焓的变化。
热流型DSC原理图1、鏮铜盘；2、热电偶结点；3、镍铬板4、镍铝板；5、镍铬丝；6、加热块热流型DSC是外加热式，采取外加热的方式使均温块受热然后通过空气和康铜做的热垫片两个途径把热传递给试样杯和参比杯，试样杯的温度有镍铬丝和镍铝丝组成的高灵敏度热电偶检测，参比杯的温度由镍铬丝和康铜组成的热电偶加以检测。
- 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)。
第十三章热分析技术热分析：在程序控温条件下，测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的分析技术。
热分析的基础是当物质的物理状态和化学状态发生变化时（如升华、氧化、聚合、固化、硫化、脱水、结晶、熔融、晶格改变或发生化学反应时），往往伴随着热力学性质（如焓、热容、导热系数等）的变化，因此可通过测定其热力学性能的变化，来了解物质物理或化学变化过程。
研究高分子材料的热分析方法有：差热分析（DTA）、示差扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）、热机械分析（TMA）。
13.1 差热分析（DTA）13.1.1 差热分析的原理差热分析：在程序控温条件下，测量试样与作为参比的基准物质之间的温度差△T随环境温度T变化的函数关系的一种分析技术。
许多物质在加热或冷却过程中会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理化学变化。
这些变化必将伴随有体系焓的改变，因而产生热效应。
其表现为该物质与外界环境之间有温度差。
选择一种在测量温度范围内没有任何热效应（对热稳定）的惰性物质作为参比物，将其与试样一起置于程序控温的电炉中。
记录试样与参比物间的温度差，以温度差对温度（或时间）作图即可得一条差热分析曲线（DTA曲线），或称差热谱图。
从差热曲线可以获得有关热力学和动力学方面的信息。
13.1.2 差热分析曲线理想条件下的差热分析曲线如下图。
若试样和参比的热容大致相同，试样无热效应时，两者温度基本相同，得到的是平滑的曲线，称为基线，如ab-de-gh段。
一旦试样发生变化产生了热效应，曲线上就有峰出现，如bcd或efg。
吸热过程，试样的焓变大于零，试样温度的升高变慢，且试样的温度低于参比，故峰顶向下的峰为吸热峰；放热过程，试样的焓变小于零，试样温度的升高加速（高于程序控温速度），且试样的温度高于参比，故峰顶向上的峰为放热峰。
热效应越大，峰面积也越大。
由于测量温度差的热电偶的不对称性，试样、参比物的热容和导热系数不同，等速升温时差热分析曲线的基线并非△T=0的线，而是接近△T=0的线，如图。
基线位置△T a与试样和参比的热容C s和C r有关：升温速度）(;dtdT K C C T w s r a =⋅-=∆φφ 即基线偏离仪器零点的原因是由于试样和参比物的热容不等C s ≠C r ，因此，参比物应尽量采用与试样在化学结构上相似的物质，或在试样中混入参比物以使C s 与C r 相近。
升温速度变化，基线就会漂移，故必须采用程序调节器。
使升温速度固定不变。
在加热过程中如果试样的热容有变化，基线就要变动。
因此，由DTA 曲线便可知热容发生急剧变化的温度。
如测定高聚物的玻璃化转变温度。
如右图，温度达到a 点时，试样开始发生吸热反应，△T 变大，到达b 点时吸热反应速度最大，之后逐渐变缓，直到c 点反应停止，试样自然升温。
吸热反应的差热分析曲线设物质的自然升温过程是按指数规律进行的，则可由作图法确定反应终点c：对b点以后的曲线数据，以lg(△T-△T a)对t作图，图中开始偏离直线（不服从指数规律）的点即c点。
13.1.3 差热分析仪装置如图，样品和参比物的热电偶按相反的极性串接，这样它们产生的热电势的方向相反。
样品和参比物温度相同时，它们的热电势大小相等方向相反，正好相互抵消，记录仪上得到一条平滑的基线。
一旦试样产生热效应，试样自身温度偏离程序控制，两支热电偶的温度差将产生温差热电势，记录仪将记录温差的大小。
1-参比物；2-试样；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶；6-冷冰联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11-记录仪差热分析仪包括热电偶、测量池、程序温控装置、放大器、记录仪、气氛控制系统等主要部分。
(1)热电偶：用铂-铂铑制成，是DTA的关键元件。
(2)测量池：包括试样池和参比池。
有两种设计经典设计：热电偶放入试样和参比物中。
缺点是△T受试样和参比物的密度、导热系数、热容、热扩散、受热池及环境的结构几何因素等影响很大，测量的重现性不好，某些试样对热电偶有腐蚀作用。
优点是装置简单。
改进型：热电偶放在测量池底部的热沉块中，且位于热流途径中。
影响因素少。
(3)程序控温装置：能从负温度开始线性升温、降温和恒温，升温速度可调。
(4)热电偶用的微伏放大器：要求灵敏、稳定。
(5)记录仪：多笔记录仪、X-Y函数记录仪等。
记录程序升、降温曲线和差热信号△T的曲线。
现已能记录微分曲线。
(6)气氛控制系统：低温（-170℃～20℃）时测量池通入干燥的氩气或氮气以免水汽凝聚。
高于600℃时通入氩气带出分解产物。
13.1.4 DTA测量时应注意的要点及其影响因素(1)升温速度：升温速度影响较大。
速度过高，峰形尖锐，但基线漂移明显，分辨率较差，峰的位置会向高温方向偏移。
(2)参比物：尽可能选择热容和导热系数与试样相近的参比物。
若相差较大，可以用参比物稀释试样。
还要求参比物在测量温度范围内不发生任何热效应。
(3)水分：试样若吸附有水分，则在100℃有一个蒸发吸热干扰峰。
(4)试样的处理：试样的导热性能及气体在样品中的扩散性质都将改变差热分析曲线的形状。
包括：样品用量：用量多，测定灵敏度高，样品存在温度梯度，导致峰形扩张，分辨率下降。
样品粒度：较大的颗粒峰形较宽，分辨率下降。
一般以200目为宜。
样品的装填：装填不均会引起导热及温度的差异，出现无法解析的小峰。
13.2示差扫描量热法（DSC）13.2.1示差扫描量热法的基本原理从DTA曲线上可以看到物质在不同的温度下所发生的吸热和放热反应，但是并不能得到热量的定量数据。
后人对DTA的仪器进行改进，设计了两个独立的量热器皿，试样和参比物分别有各自独立的加热元件和测温元件，并由两个系统进行监控。
其中一个用于控制升温速度，另一个用于测定试样和参比物之间的温差。
如图DTA与DSC的量热器皿。
在相同的环境温度下，采取量热补偿的方式保持两个量热器皿的平衡，从而测量试样对热能的吸收和放出，这种装置就是功率补偿式示差扫描量热计。
与DTA相比，DSC多了一个功率补偿放大器，样品与参比池多了补偿加热丝。
若试样吸热，补偿器便给试样供热，使试样和参比物温度相等△T=0；若试样放热，补偿器便给参比物供热，使△T=0。
补偿的能量就是试样吸收或放出的能量。
测量输出补偿给试样和参比物的功率之差△P′随温度T或时间t的变化，就得到DSC曲线。
DSC曲线的纵坐标代表试样放热或吸热的速度，同样规定吸热峰向下，放热峰向上。
13.2.2 示差扫描量热仪如图。
其核心部件是测量池的设计。
在如下两种DSC测量池中，铂电阻温度计测温式测量池结构复杂，但稳定度和灵敏度均优于热电偶式测量池。
13.2.3 DSC在使用中应注意的要点1.取样问题样品形态：固体、液体样品形状：大块样品使峰形不规则。
细或薄的试样峰形规则。
样品量：0.5～10mg。
样品量少，则分辨率高，重复性好。
样品量大，结果较精确。
但样品质量不同，热量的数据有变化；而程序升温对热量的数据影响较小，如下表。
2.试样的纯度杂质含量的增加会使转变峰向低温方向移动，且峰形变宽。
13.3 热重分析（TGA）13.3.1热重分析的基本原理热重分析是在速度可调的加热（或冷却）环境中，测量被测物质的重量与时间（或温度）的函数关系的分析方法。
所记录的函数关系曲线称为热重曲线或TGA曲线。
记录热重曲线对时间（或温度）的一阶微商的方法称为微商热重法，所得曲线称为微商热重曲线或DTG曲线。
热重分析有两种控温方式：1.升温法又叫动态法，试样在真空或气氛中等速加温，随着温度的升高，在某特定温度下试样将发生物理变化（如溶剂从试样中解析出来或水分蒸发出来）或化学变化（试样分解）使原样失重，从而发生重量的突变。
据此确定试样特性。
2.恒温法又叫静态法，在恒温下记录试样重量随时间变化的曲线。
升温法较常用。
如升温法典型热重谱图。
试样原始重量W0，等速升温至T1时，有少量失重W0→W1，这是试样溶剂解吸或失水所致。
继续升温至T2→T3时，失重较大W1→W2，这是试样大量分解所致。
T3→T4这一段存在分解产物的稳定相，之后再分解。
试样分解温度的求法：①开始失重的b点所对应的温度T2。
②如图两切线的交点T2′。
13.3.2热重曲线分析热失重过程可表示为：A（固体）→B（固体）＋C（气体）失重速率为n dWKWdt-=式中，K为热失重速率常数；n为热失重反应级数；W试样分解反应中剩余活性物质的质量百分数。
若试样原始质量为W0，分解最终质量为W∞，t时刻质量为W，则有0W W W W W ∞∞-=-设升温速率为常数β，即β＝dT/dt ，则dt = dT/β，代入上式得：n dW KW dT β-=根据Arrehnius 方程，热失重速率常数为 K = A e-E /(RT )，则：/()E RT ndW A e WdT β--=⋅ 两边取对数，将两个不同温度下的对数式相减，得：1lg lg 2.303dW E n W dT R T ⎛⎫⎛⎫∆-=∆-∆ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭在一条热失重曲线上取多组数据，使各组数据间△(1/T)保持恒定，以lg dW dT ⎛⎫∆-⎪⎝⎭对lg W ∆作图，得直线，直线斜率为n ，由截距可求得E 。
也可在多种加热速率下，从几条TGA 曲线求算动力学参数。
因n dW KW dt-=，K = A e -E /(RT ) ，所以： ln ln ln dW E A n W dt RT ⎛⎫-=-+ ⎪⎝⎭在各TGA 曲线上取W 相等的/dW dt 和W 的数据，作W dtWd ln ~ln ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-图，得直线，直线斜率为n ，由几条直线的截距可求得E 和A 。
13.3.3热重分析仪（自学） 13.3.4影响TGA 数据的因素 1. 气体的浮力和对流温度升高，气体膨胀，气体密度变小，浮力降低，试样的TGA值表现为增重。
试样处于高温，与之相通的天平处于室温，产生对流，有气动效应，测定值出现起伏。
2.挥发物的再凝聚物质分解时的挥发物凝聚在较冷而又与称重皿相连的部位，影响失重的测量效果。
3.试样与称量器皿的反应某些物质在高温下与称量器皿发生化学反应。
4.升温速度升温速度太快，试样受热来不及达到平衡，会使两个阶段的变化为一个阶段，会掩盖相邻的失重反应，无法分辨图谱。
同时会使分解温度明显升高，即TGA曲线有向高温推移的现象。
速度太慢又会降低实验效率。
一般以5℃/min为宜。
5.试样的用量和粒度试样用量大，内外温度梯度大，挥发物不易逸出会影响曲线变化的清晰度。
粒度太大会影响热量传递。
粒度太小会使开始分解的温度和分解完毕的温度降低，即反应提前，影响曲线的低温移动。
13.4热分析技术在高聚物研究中的应用13.4.1 DTA和DSC在高聚物研究中的应用1.测定高聚物的玻璃化转变如DTA测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。