6 آنالیز حرارتی معروف (انواع و روش ها)

دانلود فایل PDF مقاله

آنالیز گرمایی (Thermal analysis) به روش­ هایی گفته می­شود که مشخصات یا تغییرات مشخصات مواد در اثر حرارت را اندازه ­گیری می‌کنند. آنالیز گرمایی واکنش‌های مواد در مقابل جریان انرژی حرارتی در داخل یا خارج مواد جامد را بررسی می­کند. به این واکنش‌ها تحولات حرارتی می‌گویند. تحولات حرارتی ممکن در یک ماده جامد را می‌توان با افزایش حرارت آن از صفر مطلق (صفر کلوین) مورد بررسی قرار داد. مشخصات قابل تغییر، بعد، جرم، حالت و رفتار مکانیکی هستند. روش‌های آنالیز حرارتی نسبتاً ساده‌اند زیرا تغییر دادن دمای نمونه در مقایسه با بررسی نمونه توسط پرتو ایکس پرانرژی و پرتو­های الکترونی یا یونی در روش ­های طیف­ سنجی، از پیچیدگی کمتری برخوردار است. انواع این روش ها عبارتند از : وزن­ سنجی حرارتی (TGA) ، آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) و کالری­ سنجی روبشی افتراقی (DSC) بیشتر برای بررسی تجزیه مواد از طریق ثبت و ردیابی تغییر جرم آن در اثر دما به ­کار می‌رود. DSC و DTA  به­ طور گسترده­ برای بررسی تغییرات فازی مواد به­ کار می‌روند. در جدول زیر روش ­های متداول آنالیز حرارتی فهرست شده است.

تفسیر آنالیز DSC

روش نام اختصاری اندازه­ گیری
وزن­ سنجی حرارتی TGA تغییر جرم
آنالیز حرارتی افتراقی DTA اختلاف دما
کالری­ سنجی روبشی افتراقی DSC شار حرارتی
انبساط­ سنج تغییر طول یا حجم
آنالیز ترمومکانیکی TMA تغییر شکل
آنالیز مکانیکی پویا DMA تغییر شکل

تفسیر آنالیز TGA

در صفر مطلق، ماده جامد فاقد هرگونه انرژی حرارتی است، به این معنا که اتم‌هایش ایستا هستند. هیچ نوع ارتعاش یا گردشی در پیوند­های اتمی آن وجود ندارد. در اثر افزایش دما، انرژی حرارتی جذب شده در ماده جامد موجب افزایش ارتعاشات و گردش پیوند­های اتمی آن می‌شود. زمانی­ که میدان نوسان ارتعاشات به سطح مشخصی می‌رسد، در صورتی­که ماده جامد در محیط خنثی و بی­اثر قرار داشته باشد، می‌توان شاهد تغییراتی در ماده جامد بود که عبارتند از : تغییر فاز ماده جامد، تبدیل شیشه‌ای، ذوب شدن، تصعید و تجزیه حرارتی.

دریافت مشاوره رایگان آنالیز
 

6 آنالیز حرارتی معروف

تغییر فاز ماده جامد برای جامداتی روی می­دهد که در دماهای مختلف دارای حالت­ های بلوری متفاوت است. برای مثال، آهن خالص در زمانی که دما به 912 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ساختار بلوری خود را از مکعبی مرکزدار (bcc) به مکعبی سطوح مرکزدار (fcc) تغییر می‌دهد. در مواد جامد غیر­بلوری (آمورف)، تبدیل شیشه‌ای رخ می­دهد. ماده جامد سخت غیر­بلوری با افزایش دما ممکن است به ماده جامد لاستیک مانند، تبدیل شود. تبدیل شیشه‌ای یکی از مشخصات مهم مواد پلیمری است. ذوب شدن به معنای تحول ماده از جامد به مایع و تصعید به معنای تحول ماده از جامد به گاز است.

تجزیه حرارتی به تغییر ماده جامدی گفته می‌شود که دارای بیش از یک نوع اتم یا مولکول است. با افزایش دما، پیوند اتم‌ها به قدری ضعیف می‌شود که اجزای خاصی از ماده جامد به فضای اطراف آزاد می‌شود و بقیه اجزاء موجب شکل­ گیری نوع جدیدی از ماده جامد می‌شوند. برای مثال، 3CaCO در محدوده دمای مشخصی به CaO جامد و 2CO گازی تجزیه می­شود. جدول2 نشان­ دهنده تحولات حرارتی خاصی است که ممکن است در اثر گرما دادن ماده جامد A در اتمسفر خنثی به وجود آید. جریان گرما بین ماده جامد و فضای اطراف آن در دمای خاص، به عنوان تغییر آنتالپی ( در جدول2 عنوان شده است. تغییر آنتالپی، گرمای جریان یافته به درون یا بیرون ماده جامد را در فشار ثابتی اندازه­ گیری می‌کند. به­ طور معمول، تحولات حرارتی ایجاد شده در فضای دارای فشار ثابت، در دستگاه­ های آنالیز حرارتی بررسی و آنالیز می‌شوند.

 
تحول حرارتی واکنش جریان گرما تغییر جرم در جامد
تغییر شکل فاز جامد (جامد β)A (جامد α)A + یا – خیر
انتقال شیشه ­ای (لاستیک)A (شیشه)A خیر خیر
ذوب (مایع)A (جامد)A + خیر
تصعید (گاز)A (جامد)A + بله
تجزیه حرارتی (گاز)C + (جامد)B (جامد)A + یا – بله

 

 

عاملهای تجربی موثر در نتایج آنالیزهای حرارتی (آنچه باید قبل از انجام آنالیز حرارتی بدانید)

آنالیز حرارتی TGA-DTA

آنالیز DSC

 

به محتوای این صفحه امتیاز دهید


مقاله های تمادکالا

محیط کشت به محیطی غنی از مواد لازم برای رشد سلولی گفته می شود که از آن در فرآیندهای کشت سلول ها یا باکتری ها استفاده می شود. در مقاله پیش رو روش ساخت مخیط کشت را توضیح می دهیم. فروش محیط کشت محیط کشت چیست؟ محیط کشت به محیطی گفته می شود که برای […]

محلول­‌های استاندارد و ویژگی­ آن­‌ها در ابتدا به تعریف محلول استاندارد می­پردازیم. محلول استاندارد، محلولی است که غلظت آن به صورت کاملا دقیقی مشخص شده است. در واقع نسبت حل­شونده به حلال معین است و تمامی نسبت­ها در محلول در دسترس می­باشد. غلظت محلول­های استاندارد معمولا با واحد مول بر لیتر یا مولاریته بیان می­­شود. […]

پلی اتیلن گلیکول (PEG) یک ترکیب پلی اتری است که دارای کاربردهای زیادی است. از تولیدات صنعتی گرفته تا داروسازی. این ماده با نام های پلی اتیلن اکسید (PEO) و پلی اکسی اتیلن (POE) نیز شناخته میشود. پلی اتیلن گلیکول دارای جرمهای ملکولی متفاوت است که معمولا با استفاده از فرمول شیمیایی زیر نمایش داده […]

آیا تا به حال فکر کرده اید که تولید ظروف آزمایشگاهی در ابعاد و انواع مختلف به چه دلیل بوده است و ظروف آزمایشگاهی بر اساس ساختار در چه مواردی استفاده می شوند؟ با اطلاع از کاربرد هریک از ظروف آزمایشگاهی می توانید با دقت بالاتری آزمایشهای خود را انجام دهید و نتیجه صحیح تری […]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

برخی از مشتریان تمادکالا