第三章 热分析

第一节 概述

1．热分析是测量物质某一物性参数与温度关系的一类方法的统称。热分析的记录称为曲线。测量物质在加热或冷却过程中发生的各种物理、化学变化的方法可分为两大类，即测定加热或冷却过程中物质本身发生变化的方法及测定加热过程中从物质中产生的气体，推知物质变化的方法。

2．物质的物理量随温度的变化有能量、质量、尺寸、结构等的变化，其测定方法亦各异。理解以下一些测定物质的物理量随温度的变化的方法。

（1）测定能量变化的方法有：

①差热分析：是把试样和参比物（热中性体）置于相等的温度条件下，测定两者的温度差对温度或时间作图的方法。记录称为差热曲线。差热曲线的纵轴表示温度差 T、横轴表示温度（T）或时间（t）。曲线向下是吸热反应，向上是放热反应。

②示差扫描量热法：是把试样和参比物置于相等的温度条件下，在程序控温下，测定试样与参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对温度或时间作图的方法。记录称为示差扫描量热曲线。纵轴表示单位时间所加的热量。

（2）测量质量变化的方法有：

①热重法：是把试样置于程序可控的加热或冷却环境中，测定试样的质量变化对温度或时间作图的方法。记录称为热重曲线。纵轴表示试样质量的变化。

②微商热重法：是把热重曲线对温度或时间进行一次微商。记录称为微商热重曲线。

（3）测定尺寸变化的方法有：

①热膨胀法：是在程序控温环境中测定试样尺寸变化对温度或时间作图的一种方法。纵轴表示试样尺寸的变化（膨胀或收缩）。记录称为热膨胀曲线。

②微商热膨胀法：是把热膨胀曲线对温度或时间进行一次微商。其记录称为微商热膨胀曲线。

③示差热膨胀法：是在程序控温环境中，准确测定棒状试样与基准物质石英自由端位置之间的尺寸差对温度或时间作图的方法。记录称为示差热膨胀曲线。

以上各种方法均是随着试样温度程序式的变化，追踪试样本身物理量的变化，从而测定物质结构变化和反应状态。

第二节 差热分析

1．差热分析方法较能精确的测定和记录一些物质在加热过程中发生的失水、分解、相变、氧化还原、升华、熔融、晶格破坏和重建，以及物质间的相互作用等一系列的物理化学现象，并借以判定物质的组成及反应机理。

差热分析的基本原理是：由于试样在加热或冷却过程中产生的热变化而导致试样和参比物间产生温度差，这个温度差由置于两者中的热电偶反应出来。差热电偶的闭合回路中的电动势的大小主要取决于试样本身的热特性，通过信号放大系统和记录仪记下的差热曲线，便能如实地反应出试样本身的特性。因此，对差热曲线的判读，有可能达到物相鉴定的目的。（见教材图3-2 差热分析原理）。

2．差热分析实验中对试样和参比物准备及装填、升温速率的要求：

（1）参比物应符合如下要求：①整个测温范围内无热反应；②比热和导热性能与试样相近；

③粒度与试样相近（通过100-300目筛的粉末）。常用的参比物为α-Al2O3（经1720K