3.4.2 Применения термогравиметрической кривой (тг)

Одним из примеров возможностей термогравиметрической кривой является указание на содержание воды в пробе, или даже отличить адсорбированную воду от конституционной, потому что вода этих типов обычно удаляется при различных температурах.

Другим практическим примером является непосредственный анализ угля и других подобных топлив. Если нагревание сначала проводить в инертной атмосфере (азот), то по термограмме можно определить количество влаги и летучих веществ. Затем при фиксированной температуре термовесы автоматически переключают атмосферу на окислительную, вследствие чего углерод сгорает и его содержание, а также содержание золы можно определить по ТГ - кривой. Точность результатов, полученных на ТГ - приборе, сравнима с точностью стандартного гравиметрического метода, требующего значительно больше ручной работы.

3.4.3 Дифференциальный термический анализ (дта)

В то время как термогравиметрия позволяет измерять изменение массы пробы при нагревании или охлаждении, методы дифферинциального термического анализа (ДТА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) связаны с изменением изменений энергий. Оба метода тесно связаны друг с другом, давая однотипную информацию. С практической точки зрения разница заключается в принципах устройства и работы приборов: в ДТА измеряют разность температур между пробой и эталоном, тогда как в ДСК температуры пробы и эталона поддерживают одинаковыми и контролируют разницу в необходимой для этого мощности нагрева.

Когда пробу (S) и материал эталона (R) однородно нагревают в печи, и в пробе имеет место эндотермический эффект, ее температура Тs будет отличаться от температуры эталона Тr. Разность температур ∆Т = Тs - Тr регистрируют как функцию температуры Тr, которая практически равна температуре печи, и получают кривую ДТА.

Материал эталона должен иметь следующие свойства. Во-первых, он не должен претерпевать термических изменений в используемом диапазоне температур. Во-вторых, он не должен реагировать с держателем пробы или с термопарой. Третье требование касается теплопроводности и теплоемкости, которые должны быть близки аналогичным характеристикам пробы во избежание или искривления нулевой линии кривой ДТА. Для неорганических образцов в качестве эталонов обычно используют глинозем (АI₂О₃) или карбид кремния (SiC), а для органических полимеров можно использовать, например, силиконовое масло.

3.4.4 Дифференциальная сканирующая калориметрия (дск)

В отличие от режима работы в ДТА, в ДСК разность температур между пробой и эталоном поддерживают равной нулю, т.е. ∆Т = Тs – Тr = 0. Это достигается с помощью независимых нагревателей, а метод называют ДСК с компенсацией мощности. В дополнение к классическому ДТА и ДСК с компенсацией мощности существует третий вариант приборов ДТА и ДСК, а именно калориметрический ДТА и ДСК.

Таким образом, в калориметрическом ДТА (ДСК с тепловым потоком) конструкция дает разность ∆Т, пропорциональную разности теплового потока между пробой и эталоном. Все варианты ДТА и ДСК дают похожую информацию, но рабочий диапазон температур прибора ДСК с компенсацией мощности более ограничен (обычно до 700 °С), чем у приборов ДТА, где высокотемпературные модели могут достигать температуры 1500 °С и выше. В то же время чувствительность приборов, работающих ниже 700° С, выше, чем у высокотемпературных, и следовательно, проба может быть намного меньше (порядка нескольких миллиграммов), в качестве эталона достаточно иметь пустой держатель пробы.