DTA曲线影响因素在线视频

同学们好

我们又见面了

这一节课我们学习

DTA曲线的影响因素

那么大家来看这个图

首先我们看有两个峰

比较典型的两个峰

这个是吸热峰

这个是放热峰

吸热峰的前面其实有一个起始温度

我们叫Ti起始温度

它的峰的位置我们叫峰值温度

叫Tp

还有一个这个峰的结束温度

我们叫Tf

那么实际上这样的一个起始温度

峰值

结束温度就构成了这样的

一个吸热峰或者放热峰里面的几个点

这是关键的点

一个是决定了峰的位置

还有一个决定了峰的宽度

峰的高度

这些东西全部是跟我们所测的

试样的物理性质

或者化学性质密切相关

那么首先我们来看看这个零线

零线的定义

什么是零线呢

就是说ΔT等于0的

平行于横坐标的直线

基线呢

反过来基线就是说

ΔT不等于0的平行于横坐标的直线

我们来看看这个图

这一条是零线

这几条线就是基线

我们会发现基线跟零线不重合

同学们想一想为什么会不重合

基线跟零线为什么不重合

我们理论上来讲

都希望基线和零线重合

这样的话在分析的时候就非常方便

那么为什么会不重合呢

其实关键的原因是什么

试样与参比物之间的

热容和热导率不同

所以它一定会有基线和

零线不重合的这种现象发生

这是经常发生的现象

并且还有一个问题

就是有时候我们在测试的时候

会发现有几段基线高度不同的现象

这又是为什么

大家想一想

你看这几条基线高度是完全不一样

说明了什么

其实它说明了什么呢

就是这个试样

经过加热或者冷却后

试样的热容和热导率发生了改变

所以会导致

它的几条基线不在同一条水平线上

这也是常规的一种DTA曲线

那么还有一个问题

对于曲线偏离基线的时候

由于它没有明显的转折点

所以Ti和Tf是难以确定的

我们一般是采用

外推法来确定这个温度点

即以峰的起始边上拐点的切线

与外推基线的交点所对应的这个温度

作为热效应的起始温度

我们称为外推起始温度点

以Teo或Te表示

反过来结束温度也可以

按照相同的规则来进行定义

另外

峰值温度是将两条切线的延长

得到的一个交点

这个交点所对应的温度

我们一般称为峰值温度叫Tp

这样来表示

还有就是峰的高度

峰高是表示峰偏离基线的最大距离

这也是热分析里面的一个基本的数据

第4个就是峰的面积S

那么峰的面积

就是峰的曲线与基线

所包围的这样的一个面积

我们就称为这个峰的面积

峰高A和峰面积S

是定量分析的一个最重要的参数

下一堂课应该会学定量分析

那么实际上

峰高和峰的面积S

就是我们定量分析

最重要的一个参数

那么还有一个就是峰宽

我们峰宽一般是

从Ti至Tf的温度来表示

或者用时间区间来表示

第6个就是热效应斜率比

截距TiTp/TpTf

表示热效应或者峰的形状的不对称性

实际上就是表示这个峰的不对称性

什么意思呢

我们通常希望

出来这个峰是一个对称的峰

这是一个标准的理想主义的峰

但是我们往往现实

测量样品的时候会发现

实际上这个峰并不是对称的

这个不对称性实际上就

代表了这个物质本身的一个特性

就是说

TiTp/TpTf这样的一个数据

正好就代表了它的不对称性

那么我们来讲影响差热分析

的主要因素有哪些

其实影响差热分析的因素

主要可以归结为三个方面

一个是仪器因素

第二个是实验条件

第三个就是试样本身

就是这三个因素

那么我们首先讲仪器因素

第1个加热方式

炉子的形状和尺寸的影响

就是说加热的方式

炉子的形状和尺寸

会影响我们这个差热曲线

常用的加热方式有电阻炉

红外辐射

高频感应加热等等

这样这样的加热方式的不同

就会影响差热曲线的不同

第2个就是样品支持器的影响

均温块体

坩埚的结构

材质会对DTA曲线产生影响

第3个是热电偶的位置

类型

尺寸也会对DTA曲线产生影响

大家想想这是为什么

其实我们刚才学了这个公式

热电偶的这个公式

我们可以发现

它这个系数K是跟什么有关系

实际上是跟热电偶的类型

尺寸

还有位置密切相关

所以它会导致DTA曲线发生变化

那么第4个是电路工作状态

电路系统的工作状态

会影响DTA曲线

比如说影响最大的是

仪器的微伏直流放大器的抗干扰能力

还有信噪比和稳定性

以及对信号的响应能力

都会影响差热分析曲线

第二个我们讲实验条件

我们首先来看升温速率的影响

大家来看看这个图

这个图很有意思

这个是升温速率

对DTA曲线的影响的一个例

我们来看看

上面是5℃

跟着往下走

升温速度一直上升

上升到最后是20℃/分

同一个样品

同一个测试条件

为什么会差距这么大呢

为什么出现这样的

各种各样的不同的峰

这几个峰有什么特点

我们大家来看看

我们看看随着温度的提升

这个峰是往右移的

对不对

这是第一个

第二个

我们发现升温速率提升

峰的相对面积是不是增加

那么为什么会导致这种现象

大家想一想很有意思

为什么会有这种现象

就是说同学们

比如说张同学和李同学

同时测量的时候

由于你的升温速率不一样

就会导致什么

出现的形状

位置会完全不一样

那么为什么不一样

其实这里有个解释

就是说当升温速率增大时

单位时间产生的热效应增大

也就是说dH/dt是增大的

那么峰值温度通常向高温方向移动

峰的面积也会增加

就是这样的一个现象

反过来比如说

我就把这个图给你的时候

你能不能判断

这个升温速率哪个高哪个低

这就是靠同学们掌握的知识来判断

但是有个问题

升温速率的提高有个什么问题呢

它会导致分辨率降低

相邻的峰容易重合

比如说这是一个普通的一个例

你看第一个样品

是20℃/分的升温速率

第二个样品是30℃/分的升温速率

其实这两个差别并不是很大

就是升温速率并不是很大

但是测出来的结果

你看到它的区别没有

峰1和峰2是完全不一样

就是说这个1号样

看到两个峰

那么2号样可以看到1个峰

本来是同一个样品

只是因为升温速率的不一样

所以就表现出来的一个是两个峰

一个是一个峰

所以这种情况关键就是说

它的升温速率提高以后

它的分辨率会降低

那么相邻的峰它就重合

是这样的一个原因

那么第2个我们来看看气氛的影响

实际上气氛对DTA曲线

有显著的影响

它的影响主要表现在哪里

主要表现在

它的静态气氛还是动态气氛

如果是静态气氛

往往实验结果重复性不好

主要是由于

试样局部的气氛和压力无法控制

反过来如果是动态气氛呢

它的压力

温度和气氛容易控制

那么实验结果重复性比较好

第3个压力的影响

对于不涉及到气体体积变化的物理

化学反应

比如说晶型转变

熔融等

它的压力影响是非常小的

但是要注意

但是对于有气体体积变化的物理

化学反应

如热分解

氧化

升华等压力影响是非常大的

所以一定要注意压力控制

大家想想为什么

为什么会压力影响显著

关键是影响了它的反应速度

是不是这样

你们想想看

第三个试样的影响

试样的传热

传质

对DTA曲线有较大的影响

如试样的用量

粒度

装填方式和均匀性

都会对DTA实验有较大的影响

在实验中我们必须加以注意

它关键是什么呢

是影响了里面的传热

传质

所以这个试样的影响也是非常大的

第1个试样用量的影响

试样用量

对峰的面积和形状有显著的影响

试样量增加

峰的面积增加

并且容易使基线偏离零线的程度增大

反过来试样量小

那么基线漂移小

出峰相对比较明显

分辨率相对较高

但是也要注意

如果试样量过小

会使本来很小的峰不能检测出来

比如像这样的一个图

比如这个是CaSO4·2H2O

第1个是5.1毫克的时候

第2个是126.1毫克的时候

我们看第1个样品5.1毫克

本来它这个峰就很小

那么就容易使

本来很小的峰就看不出来了

最后结果测出来就只有一个峰

但是如果你量扩大以后

它就可以出现两个峰

这样的一个意思

第2个试样粒度的影响

那么粒度的大小

主要影响表现在哪里呢

一个是影响它的表面活性

实际上反过来我们要注意

其实表面活性是由

粒度的大小来决定的

所以这个粒度大小影响它的表面活性

表面活性意味着

影响它的物理化学性能

所以影响它的一个是表面活性

还有一个它的堆积状态

堆积状态会影响什么

它的传热

传质效果

综合来说就是影响它的表面活性

堆积状态

传热传质性能

特别是对于有气体参加的反应

峰高

峰宽影响更为显著

我们来看看这样的一个图

那么注意峰高峰宽

同时受两个因素的影响

不能一概而论

第一个

反应速度一般来讲粒径越小

它的起始温度是往左移的

那反过来从气体扩散速度的角度来讲

粒径越小

它的结束温度往右移

实际上就是说如何影响峰高峰宽

实际上是受两个因素来决定

不能一概而论

不能说反应速度怎么样了

或者说是气体扩散速度怎么样了

我们要具体两个因素进行综合分析

综合判断

这是AgNO3的DTA曲线

第1个是原始试样

第2个是稍微研磨的试样

第3个是仔细研磨的试样

我们可以看出来

它的峰高峰宽是完全不同的

这种解释就是要根据

刚才讲的这两个影响因素

一个是影响它的反应速度

还有一个是影响它的气体的扩散速度

这两个方面来理解

如果是从反应的速度来讲

我们希望粒径越小越好

如果从气象气体的扩散速度来讲

那么实际上粒径越大越好

为什么

它中间的缝隙越多越容易扩散

所以这两个是一个双刃剑

就是有两面性

同学们在判断峰宽峰高的时候

一定要小心的判断分析

第3个

参比物的影响

当参比物的热导率与试样接近的时候

DTA曲线的ΔT比较小

第4个

稀释剂的影响

加入稀释剂的目的

往往是为了防止试样过快的反应

降低热效应

或者是加强传热传质

减小基线偏离

这个是典型的稀释剂的影响

的一个曲线

这是碳酸亚铁在空气中的一个分解

氧化的一个过程

我们来看看

当这个碳酸亚铁的量比较多的时候

我们看第1的情况

碳酸亚铁占了40%

那么这种情况下

我们看看它这里有一个吸热峰

然后这上面有个放热峰

其实就是说碳酸亚铁在浓度多的时候

我们可以看出它的典型的一个吸热峰

是吧

但我们随着碳酸亚铁的浓度降低

也就是说稀释剂氧化铝的浓度的增加

这个吸热峰到了5我们看不到了

说明了什么

就是这个稀释剂对DTA曲线

也是有非常显著的影响

好

同学们

我们这一堂课就讲到这里

我们希望下一堂课再见

谢谢