ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термография из "Практикум по физической химии изд3" Дифференциально-термический анализ. Чувствительность термографического метода значительно возрастает при использовании наряду с обычной термопарой, служащей для определения температуры исследуемого вещества, еще дифференциальной термопары. С помощью дифференциальной термопары определяют разность температур исследуемого образца и эталона—вещества, которое никаких превращений в данных условиях не испытывает. [c.210] Дифференциальная термопара, далее в тексте обозначаемая как ДТП, состоит из двух одинаковых термопар, соединенных ветвями из одного и того же металла (рис. 83,а). Один из двух горячих спаев ДТП погружен в исследуемый образец, второй—в эталон. Холодные спаи поддерживаются при постоянной темпера-туре (обычно О °С). [c.210] Электродвижущие силы, возникающие в каждой половине ДТП, направлены навстречу друг другу. Если при одновременном нагревании эталона и образца в последнем не происходит никаких превращений, то оба горячих спая ДТП имеют одну и ту же температуру. В этом случае возникающие в обеих половинах ДТП термотоки взаимно компенсируются и тока в цепи не будет. Если протекает процесс с поглощением (выделением) тепла, то температура образца становится отличной от температуры эталона и в ДТП возникает ток, обнаруживаемый чувствительным гальванометром. [c.211] Этим путем можно зарегистрировать процессы с очень небольшими тепловыми эффектами, которые с трудом обнаруживаются на обычных кривых нагреваний (—т (/—температура, т—время). Видоизменение метода термического анализа, в котором наряду с обычной термопарой используется и дифференциальная, называется дифференциально-термическим анализом. [c.211] Дифференциально-термический анализ оказался плодотворным при изучении агрегатных превращений, укрупнения кристаллов, растворения и кристаллизации, химического взаимодействия, коллоидных процессов и др. [c.211] Термограммы. Конечным результатом опыта по методу дифференциально-термического анализа является термограмма—запись кривых нагревания при помощи простой и дифференциальной термопар, полученная либо автоматически, либо в результате визуального наблюдения. Обе кривые совмещены на одной термограмме. На рис. 84 показана примерная термограмма. Кривая I— простая кривая нагревания в координатах I—т, кривая II— запись показаний дифференциальной термопары в координатах М—х. [c.211] Для удобства рассмотрим вначале обе кривые порознь. [c.211] Если идет одновариантный (или условно одновариантный) эндотермический процесс, например плавление твердого раствора, то часть тепла расходуется на процесс и лишь часть тепла—на нагрев. В этом случае скорость нагрева образца меньше, чем на участке, где нет эндотермического процесса, и на кривой наблюдается более пологий участок замедленного нагрева гд—задержка в подъеме, а не площадка. [c.212] Как следует из сказанного, для правильной расшифровки всякого отклонения наклона кривой от первоначального необходимо вести нагревание образцов с постоянной скоростью. [c.213] Кривая нагревания в координатахА I—х дифференциальная запись). Практически дифференциальная термопара не калибруется, и ею регистрируется не сама разность температур At, а пропорциональное ей отклонение зайчика зеркального гальванометра от нулевого положения. [c.213] Когда образец не испытывает превращений, он имеет ту же Температуру, что эталон, и А =0. Зайчик гальванометры неподвижен, тангенс угла наклона кривой =0 и дифференциальная. [c.213] Дифференциальная запись может идти под углом к нулевой линии при постоянной скорости нагрева, если э. д. с. двух термоэлементов ДТП неодинаковы из-за небольших различий в материале проволоки. [c.213] Совмещение простой и дифференциальной записи на одной термограмме позволяет установить, идет ли процесс (если даже площадки на простой записи выражены нечетко), и определить его температуру. [c.213] Часто при относительно большой скорости нагрева и плохой теплопроводности образца, в особенности для сложных систем, начало эффекта не характеризуется резким изломом и отклонение дифференциальной кривой возрастает постепенно. В этом случае проводят касательные к дифференциальной кривой сс и йй и из пересечения их (точка 3) восстанавливают перпедикуляр к оси времени. Пересечение его с простой кривой нагревания (точка 4) определяет температуру начала процесса. Температуру конца процесса (для внезапного окончания) находят таким же образом, восстановив перпендикуляр в точке г окончания прямолинейного участка отклонения дифференциальной кривой. Температура эта дается ординатой в точке 5. [c.214] Установка для дифференциально-термического анализа. Современная термографическая установка включает устройство для автоматической записи кривых нагревания, чаще всего фоторегистрирующий пирометр Курнакова. [c.214] Этот прибор доступен не каждой студенческой лаборатории. Поэтому ниже дается описание простейшей термографической установки с визуальной записью термограмм, которая может быть собрана руками студентов. Работая на этой установке, можно получать воспроизводимые результаты и усвоить основы дифференциально-термического метода. Ниже приводится описание основных частей установки, схема которой изображена на рис. 85. [c.214] Нагревательным устройством для работы в области от 30 до 700—800 °С служит электрическая печь сопротивления 1. Внутрь печи вставлен металлический блок с гнездами для двух тиглей, с образцом и эталоном. Благодаря высокой теплопроводности металла температура в пространстве около обоих тиглей устанавливается одна и та же, без чего правильная работа невозможна. Печь прикрывается крышкой с двумя отверстиями для термопар. Для воспроизводимости результатов и точной интерпретации термограмм, особенно при определении тепловых эффектов, скорость нагрева должна быть постоянной. Равномерный нагрев печи достигается регулировкой напряжения, подаваемого на нагреватель (автоматически, программным устройством или вручную при помощи автотрансформатора ЛАТР). [c.214] У—электрическая нагревательная печь 2—горячие спаи дифференциальной термопары —горячий спай простой термопары горячий спай термопары терморегулятора 5 тигель с исследуемым веществом ( —тигель с эталонным веществом (М 0, кварц) 7—холодные спаи термопар 5—сосуд Дьюара с тающим льдом Р—милливольтметр шунт зеркального гальванометра //—добавочное сопротивление зеркального гальванометра /2—зеркальный гальванометр / 3—осветитель зеркального гальванометра со шкалой /4—программный терморегулятор с часовым механизмом 15—реле нагрева печи. [c.215] Исследование фазовых переходов и химических превращений. [c.216] Задача сводится к получению термограммы исследуемого образца и ее расшифровке, т. е. к обнаружению превращений, происходящих в веществе, и определению температурных интервалов этих превращений. [c.216] Вернуться к основной статье