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.
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 |
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.
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)
آبکاری یکی از فرآیندهای الکتروشیمیایی بسیار مهم و پرکاربرد در صنعت است. از آبکاری میتوان در موارد بسیاری استفاده که در حال حاضر از این فرآیند بیشتر برای افزایش مقاومت و خواص سطحی مواد استفاده می شود. در آبکاری یک فلز با استفاده از فرآیند الکتروشیمیایی روی یک ماده دیگر(که کاتد است)، نشانده می شود. […]
محیط های کشت محلی مناسب برای رشد انواع باکتری ها و سلول ها هستند. محیط های کشت با توجه به نوع باکتری و سلول های رشد یافته در آن ها، در انواع مختلفی وجود دارند. یکی از محیط های کشت کاربردی در زمینه بیولوژی، محیط کشت افتراقی است. محیط کشت محیطی است که مواد لازم […]
پارافیلم چیست ؟ پارافیلم ( Parafilm ) در زبان انگلیسی به معنای پلاستیک انعطاف پذیر و مقاوم در برابر رطوبت و دما است. پارافیلم ورقه های نازک و نیمه شفافی هستند که از انعطاف پذیری بالایی برخوردارند و در دسته پلیمرهای ترموپلاستیک قرار دارند. ترموپلاستیک ها، پلیمر هایی هستند که با افزایش دما تخریب نشده […]
یکی از مشکلاتی که همه ما تجربه کرده ایم، لکه یا رنگی است که به هیچ وسیله پاک نمی شود و اثر آن روی سطح باقی می ماند. برای پاک کردن اینگونه موارد می توانید از موادی مانند استون استفاده کرد. در مقاله پیش رو به معرفی استون و نحوه پاک کردن سطوح و کاربردهای […]