Analyse thermique – ce este și cum funcționează?

Reprezintă un instrument de cercetare extrem de important, utilizat în multe domenii ale științei și industriei. Se bazează pe evaluarea proprietăților termice ale materialelor în funcție de modificările de temperatură. Scopul analizei termice este de a obține informații despre reacțiile care apar în materiale ca urmare a încălzirii sau răcirii acestora.

Bazele analizei termice

Analiza termică permite studierea reacțiilor termice, a schimbărilor fizice și chimice care au loc în materiale. Procesul constă în creșterea sau scăderea treptată a temperaturii materialului, monitorizând în același timp comportamentul său. Pe baza rezultatelor, se pot determina parametri precum temperatura de topire, cristalizare, descompunere termică sau modificările de masă.

Principiul funcționării analizei termice

Folosește echipamente specializate care măsoară răspunsurile materialelor la schimbările de temperatură. În funcție de tipul de analiză, graficele obținute arată diferite proprietăți, cum ar fi căldura specifică, pierderile de masă sau schimbările de fază. Metode precum calorimetria cu scanare diferențială (DSC) și termogravimetria (TGA) sunt tehnici esențiale utilizate în analiza termică.

Metode de analiză termică

DSC (Calorimetria cu scanare diferențială)

Calorimetria cu scanare diferențială măsoară diferența de cantitate de căldură necesară pentru a menține temperatura materialului analizat și a referinței. DSC ajută la înțelegerea proceselor precum topirea, cristalizarea și transformările de fază.

TGA (Analiza termogravimetrică)

Termogravimetria constă în măsurarea modificării masei materialului în funcție de temperatură. Este deosebit de utilă pentru studiul descompunerii termice și al oxidării.

Aplicații ale analizei termice

Analiza termică este larg utilizată în industria chimică, farmaceutică, aeronautică și în construcții. În industria chimică, ajută la studierea stabilității chimice și a reacțiilor exotermice și endotermice. De exemplu, în domeniul farmaceutic, analiza termică joacă un rol important în procesul de dezvoltare a medicamentelor, verificând stabilitatea și calitatea acestora.

În industria construcțiilor, analiza termică ajută la studierea materialelor de construcție, cum ar fi betonul sau oțelul, pentru a determina rezistența acestora la schimbările de temperatură. În sectorul aeronautic, această analiză este utilizată pentru evaluarea materialelor compozite utilizate în construcția avioanelor și rachetelor.

Exemple de aplicații ale analizei termice

Polimerii sunt foarte sensibili la schimbările de temperatură. Analiza termică permite determinarea temperaturii de topire și a tranziției vitreoase, facilitând alegerea condițiilor adecvate de procesare.

Betonul se fisurează ca urmare a schimbărilor bruște de temperatură. Această analiză ajută la stabilirea unui interval de temperatură sigur în care betonul își menține proprietățile.

Exemple de exerciții de analiză termică

În această secțiune, vom prezenta exemple de exerciții simple care pot fi realizate în laborator pentru a înțelege principiile analizei termice. Mai jos este o listă de exerciții care vor ajuta la înțelegerea diverselor aspecte ale analizei termice:

• Determinarea temperaturii de topire a unui polimer: Acest studiu permite determinarea temperaturii de topire a unui polimer folosind DSC.
• Măsurarea descompunerii termice: Cu ajutorul TGA, se poate determina temperatura la care materialul începe să se descompună.
• Evaluarea modificării masei unui material: Materialul este încălzit în condiții controlate, iar modificările de masă sunt înregistrate în funcție de temperatură.

Concluzie

Este o metodă de cercetare extrem de versatilă, care permite evaluarea proprietăților materialelor la diferite temperaturi. Aplicațiile sale sunt diverse, de la industria chimică la cea aeronautică. Utilizarea metodelor precum DSC și TGA permite o evaluare detaliată a stabilității termice și a reacțiilor chimice care au loc în materiale.

FAQ – întrebări frecvente