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差熱分析曲線與參比物置于同一環境中以一定速率加熱或冷卻

更新時間:2023-11-25 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

影響差熱曲線峰谷氣溫變化的誘因有什么?cAU物理好資源網(原物理ok網)

差熱剖析曲線按照國際熱剖析商會ICTA的規定,差熱剖析DTA是將試樣和參比物放在同一環境中以一定速度加熱或冷卻,將二者間的氣溫差對時間或濕度作記錄的方式。從DTA獲得的曲線試驗數據是這樣表示的:縱座標代表體溫差ΔT,放熱過程顯示一個向上的峰,吸熱過程顯示一個向下的峰。橫座標代表時間或濕度,從左到右表示降低。如附圖左圖所示。圖中:基線:指DTA曲線上ΔT近似等于0的區段,如oa、de、gh。假如試樣和據悉的潛熱相差較大,則易造成基線的傾斜。峰:指DTA曲線離開基線又回到基線的部份。包括吸熱峰和放熱峰,如abd、efg。峰寬:指DTA曲線偏離基線又返回基線兩點間的距離或濕度間...全部cAU物理好資源網(原物理ok網)

差熱剖析曲線按照國際熱剖析商會ICTA的規定,差熱剖析DTA是將試樣和參比物放在同一環境中以一定速度加熱或冷卻,將二者間的氣溫差對時間或濕度作記錄的方式。從DTA獲得的曲線試驗數據是這樣表示的:縱座標代表體溫差ΔT,放熱過程顯示一個向上的峰,吸熱過程顯示一個向下的峰。cAU物理好資源網(原物理ok網)

橫座標代表時間或濕度,從左到右表示降低。如附圖左圖所示。圖中:基線:指DTA曲線上ΔT近似等于0的區段,如oa、de、gh。假如試樣和據悉的潛熱相差較大,則易造成基線的傾斜。峰:指DTA曲線離開基線又回到基線的部份。cAU物理好資源網(原物理ok網)

包括吸熱峰和放熱峰,如abd、efg。峰寬:指DTA曲線偏離基線又返回基線兩點間的距離或濕度寬度,如ad或Td-Ta。峰高:表示試樣和參比物之間的最大氣溫差,指峰頂至內插基線間的垂直距離,如bi。cAU物理好資源網(原物理ok網)

峰面積:指峰和內插基線之間所包圍的面積。外延始點:指峰的起始邊險峻部份的切線與外延基線的交點。如J點。在DTA曲線中,峰的出現是連續漸變的。因為在測試過程中試樣表面的氣溫低于中心的體溫,所以吸熱的過程由小變大,產生一條曲線。cAU物理好資源網(原物理ok網)

在DTA的a點,放熱反應主要在試樣表面進行,但a點的體溫并不代表反應開始的真正體溫水的密度與溫度的關系曲線,而僅是儀器測量到的體溫,這與儀器的靈敏度有關。峰溫無嚴格的數學意義,通常來說峰頂體溫并不代表反應的中止體溫,反應的中止氣溫應在bd線上的某一點。cAU物理好資源網(原物理ok網)

最大的反應速度也不發生在峰頂而是在峰頂之前。峰頂氣溫僅表示試樣和參比物溫差最大的一點,而該點的位置受試樣條件的影響較大,所以峰溫通常不能作為鑒別物質的特點體溫,僅在試樣條件相同時可作相對比較。cAU物理好資源網(原物理ok網)

國際熱剖析商會ICTA對大量的試樣測定結果表明,外延起始氣溫與其他實驗測得的反應起始氣溫最為接近,因而ICTA決定用外延起始體溫來表示反應的起始體溫。差熱曲線的影響誘因差熱剖析是一種熱動態技術,在測試過程中體系的氣溫不斷變化,造成物質的熱性能變化,因而,許多誘因都可影響DTA曲線的基線、峰形和濕度。cAU物理好資源網(原物理ok網)

歸納上去,影響DTA曲線的主要誘因有下述幾方面:儀器方面的誘因:包括加熱爐的形狀和規格、坩堝材料及大小形狀、熱電偶性能及其位置、顯示、記錄系統精度等。試樣誘因:包括試樣的潛熱量、熱導率和試樣的含量、結晶度或離子替代以及試樣的顆粒度、用量及裝填密度、參比物的影響等。cAU物理好資源網(原物理ok網)

實驗條件:包括加熱速率、氣氛和壓力等。儀器方面誘因對于實驗人員來說,儀器一般是固定的,通常只能在個別方面,如坩堝或熱電偶等方面作有限的選擇。并且在剖析不同儀器獲得的實驗結果或考慮儀器更新時,儀器誘因卻是不容忽略的。cAU物理好資源網(原物理ok網)

水的密度與溫度的關系曲線_曲線密度計算公式_水密度與溫度曲線cAU物理好資源網(原物理ok網)

(1)烤爐的結構和規格烤爐的均溫區與烤架的結構和規格有關,而差熱基線又與均溫區的優劣有關,因而烤爐的結構規格合理,均溫區好,差熱基線直,測量性能也穩定。通常而言,烤爐的汽包半徑越小、長度越長,均溫區就越大、且均溫區內的濕度梯度就越小。cAU物理好資源網(原物理ok網)

(2)坩堝材料和形狀坩堝材料包括鋁、不銹鋼、鉑金等金屬材料和石英、氧化鋁、氧化鈹等非金屬材料兩類,其傳質性能各不相同。金屬材料坩堝的熱導性能好,基線偏離小,但靈敏度較低,峰谷較小。非金屬材料坩堝的熱傳導性能較差,容易造成基線偏離,但靈敏度較高,較少的樣品就可獲得較大的差熱峰谷。cAU物理好資源網(原物理ok網)

坩堝的半徑大,高度矮,試樣容易反應,靈敏度高,峰形也尖銳。(3)熱電偶性能與位置熱電偶的性能會影響差熱剖析的結果。熱電偶的接點位置、類型和大小等誘因就會對差熱曲線的峰形、峰面積及峰溫等形成影響。cAU物理好資源網(原物理ok網)

據悉,熱電偶在試樣中的位置不同,也會使熱峰形成的氣溫和熱峰面積有所改變。這是由于物料本身具有一定的長度,因而表面的物料其數學物理過程進行得較早,而中心部份較遲,使試樣出現體溫梯度。試驗表明將熱電偶熱端放在坩堝內物料的中心點時可獲得最大的熱效應。cAU物理好資源網(原物理ok網)

為此,熱電偶插入試樣和參比物時,應具有相同的深度。試樣方面誘因(1)潛熱量和熱導率變化試樣的潛熱量和熱導率的變化會導致差熱曲線的基線變化。一臺性能良好的差熱儀的基線應是一條水平直線,但試樣差熱曲線的基線在熱反應的前后常常不會逗留在同一水平上。cAU物理好資源網(原物理ok網)

這是因為試樣在熱反應前后潛熱或熱導率變化的緣故。如附圖中圖中(a)所示反應前基線高于反應后基線,表明反應后潛熱降低。(b)所示反應前基線低于反應后基線,表明反應后試樣潛熱減小。反應前后熱導率的變化也會導致基線有類似的變化。cAU物理好資源網(原物理ok網)

當試樣在加熱過程中潛熱和熱導率都發生變化,并且在加熱速率較大,靈敏度較高的情況下,差熱曲線的基線隨氣溫的下降可能會有較大的偏離。(2)試樣的顆粒度、用量及裝填密度試樣的顆粒度、用量及裝填密度與試樣的熱傳導和熱擴散性能有密切關系,還與研究對象的物理過程有關。cAU物理好資源網(原物理ok網)

對于表面反應和受擴散控制的反應來說,顆粒的大小會對差熱曲線有明顯的影響。對于有液相出席的反應來說都要經過試樣顆粒表面進行,因而細度越小其表面積越大,反應速率推進,峰溫向高溫方向聯通;但另一方面,又因細細度裝填阻礙了二氧化碳擴散,使粒間分壓變化,峰形擴張,峰溫又要向低溫方向聯通;可見細度對峰形和峰溫都有影響,在測試中應盡量采用細度一樣的試樣。cAU物理好資源網(原物理ok網)

對于一些存在多重反應的樣品來說,過粗或過細的細度造成的峰溫偏斜還有可能掩藏附近的個別小反應,因而應當選用合適的細度范圍。試樣藥量的多少對差熱曲線有著類似的影響,試樣藥量多,熱效應大,峰頂氣溫滯后,容易掩藏毗鄰小峰谷。cAU物理好資源網(原物理ok網)

非常是對在反應過程中有二氧化碳放出的熱分解反應,試樣藥量影響二氧化碳抵達試樣表面的速率。試樣的裝填明暗即試樣的堆積方法,決定著等量試樣容積的大小。在試樣藥量、顆粒度相同的情況下,裝填明暗不同也影響產物的擴散速率和試樣的傳質快慢,從而影響DTA曲線的形態。cAU物理好資源網(原物理ok網)

一般都采用緊密裝填方法對幾個試樣進行對比剖析時應保持相同的細度、用量和裝填錯落,并和參比物的細度、用量和裝填明暗及其熱性能盡可能保持一致。通常在測試時,試樣的細度均通過100-300目篩,如是聚合物應劈成小片,纖維狀試樣應劈成小段或制成球粒狀,金屬試樣應加工成小圓片或小塊等。cAU物理好資源網(原物理ok網)

(3)試樣的結晶度、純度等研究了試樣的結晶度對差熱曲線的影響,發覺結晶度不同的高嶺土樣品放熱脫水峰面積隨樣品結晶度的降低而降低,隨結晶度的減小,峰形更尖銳。一般也不難看出,結晶良好的礦物,其結構水的脫出氣溫相應要高些,如結晶良好的高嶺土600℃脫出結構水,而結晶差的高嶺土560℃就可脫出結構水。cAU物理好資源網(原物理ok網)

天然礦物都富含各類各樣的雜質,富含雜質的礦物與純礦物比較,其差熱曲線形態、溫度都可能不相同。楊惠仙等研究了雜質對二水石膏的差熱曲線的影響,發覺混進二水石膏中的晶態SiO2、非晶態SiO2、CaCO3、Al2O3和高嶺土等雜質均會改變二水石膏的熱性能。cAU物理好資源網(原物理ok網)

增加二水石膏的脫水體溫,推動脫水速率,使二水石膏的起始脫水氣溫由l12℃依次降為102。8℃、102。2℃、98。7℃、105℃、93。8℃。(4)參比物參比物是在一定濕度下不發生分解、相變、破壞的物質,是在熱剖析過程中起著與被測物質相比較用的標準物質。cAU物理好資源網(原物理ok網)

從差熱曲線原理中可以看出,只有黨參比物和試樣的熱性質、質量、密度等完全相同時能夠在試樣無任何類型能量變化的相應氣溫區內保持溫差為零,得到水平的基線,實際上這是不可能達到的。與試樣一樣水的密度與溫度的關系曲線,參比物的導熱系數也受許多誘因影響,比如比熱容、密度、粒度、溫度和裝路基式等,這種誘因的變化均能導致差熱曲線基線的偏斜。cAU物理好資源網(原物理ok網)

為此,為了獲得盡可能與零線接近的基線,須要選擇與試樣導熱系數盡可能相仿的參比物。對于黏土類或通常硅酸鹽物質,可選用α-Al2O3(經1450℃以上焙燒2-3小時)或高嶺土熟料(經1200℃左右焙燒的純高嶺土)。cAU物理好資源網(原物理ok網)

為此,要測好一根被測物質的差熱曲線,必須注意選擇熱傳導和潛熱與試樣盡量接近的物質作參比物,有時為了使試樣的導熱性能與參比物相仿,可在試樣中添加適量的參比物使試樣稀釋;試樣和參比物均應控制相同的細度;放入坩堝的致密程度、熱電偶插入深度也應一致。cAU物理好資源網(原物理ok網)

實驗條件(1)升溫速率在差熱剖析中,升溫速率的快慢對差熱曲線的基線、峰形和濕度都有顯著的影響。升溫越快,更多的反應將發生在相同的時間間隔內,峰的高度、峰頂或溫差將會變大,因而出現尖銳而窄小的峰。cAU物理好資源網(原物理ok網)

同時,不同的升溫速率就會顯著影響峰頂體溫。附圖下圖顯示了不同加熱速率下高嶺土脫水反應的差熱曲線形態和濕度。從圖中可見,隨著升溫速率的提升,峰形顯得尖而窄、形態拉長,峰溫增高。升溫速率低時,峰谷寬、矮,形態扁平,峰溫增加。cAU物理好資源網(原物理ok網)

升溫速率不同都會影響相鄰峰的幀率,較低的升溫速率率使相鄰峰便于分開,而升溫速度太快容易使相鄰峰谷合并。通常常用的升溫速度為1-10K?min-1。(2)爐內壓力和氛圍壓力對差熱反應中容積變化很小的試樣影響不大,而對于容積變化顯著的試樣則影響明顯。cAU物理好資源網(原物理ok網)

在外界壓力減小時,試樣的熱反應室溫向低溫方向聯通。而當外界壓力增加或抽真空時,熱反應的氣溫向高溫方向聯通。爐內氛圍對氯化鹽、硫化物、硫酸鹽等類礦物加熱過程中的行為有很大影響,個別礦物試樣在不同的氛圍控制下,會得到完全不同的差熱剖析曲線。cAU物理好資源網(原物理ok網)

試驗表明,爐內氛圍的二氧化碳與試樣的熱分解產物一致時,分解反應所形成的起始、終止和峰頂氣溫趨于增高。一般進行氛圍控制有兩種方式:一種是靜態氛圍,通常為封閉系統;隨著反應的進行,樣品上空漸漸被分解下來的二氧化碳所包圍,將造成反應速率減緩,反應室溫向低溫方向偏斜。cAU物理好資源網(原物理ok網)

另一種是動態氛圍,氛圍流經試樣和參比物,分解產物所形成的二氧化碳不斷被動態氛圍帶走。只要控制好二氧化碳的流量才能獲得再現性好的實驗結果。收起cAU物理好資源網(原物理ok網)

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