التحديد الدقيق للحرارة النوعية عن طريق DSC

من أجل الحصول على إشارات عالية قدر الإمكان، يوصى باستخدام بوتقة وغطاء من مواد ذات موصلية حرارية عالية (مثل الألومنيوم أو البلاتين أو الجرافيت أيضًا) بالإضافة إلى معدل تسخين مرتفع نسبيًا يبلغ 10 أو 20 كلفن/الدقيقة. لا تعد بوتقات أكسيد الألومنيوم مناسبة بشكل مثالي لتحديد _cp نظرًا لأن _Al2O3 يصبح شفافًا للإشعاع الحراري عند درجات حرارة أعلى.

من المهم أن يكون هناك اقتران حراري جيد بين العينة وقاع البوتقة والمستشعر. وهذا يتطلب قاع بوتقة مستوٍ مع وجود أكبر مساحة تلامس ممكنة بين العينة والبوتقة. العينات المثالية هي عينات على شكل قرص بقطر 5 إلى 6 مم وارتفاع 1 مم تقريبًا. إذا كان هناك خطر حدوث تفاعل تلامس بين العينة والبوتقة المعدنية، يمكن استخدام البوتقات البلاتينية مع بطانات _Al2O3، على سبيل المثال، كبديل. هذه البطانات أرق جدرانًا إلى حد كبير من البوتقات التقليدية من _Al2O3 ولها تأثير طفيف فقط على حساسية النظام. بالنسبة لدرجات الحرارة النهائية التي تقترب من 1400 درجة مئوية أو أكثر، يُنصح باستخدام قرص _Al2O3 كدعم لبوتقات Pt/Rh من أجل منع التصاق البوتقات بمناطق الدعم في حاملات العينة. يمكن العثور على مزيد من المعلومات الأساسية عن هذه الظاهرة هنا.

بالنسبة للعينات المسحوقية، يوصى بالضغط على المسحوق بختم.

فيما يتعلق بكتلة العينة، يكون من المفيد عندما تكون "الكتل الحرارية" للياقوت والعينة متكافئة تقريبًا، أي

وفقًا للمعيار ASTM E 1269، يجب ألا تتغير كتلة العينة بأكثر من 0.3% عند إعادة وزن العينة بعد إنهاء التجربة. وإلا يجب رفض القياس. ويستند هذا البيان إلى حقيقة أن الكتلة الأولية للعينة فقط هي التي تؤخذ في الاعتبار في معادلة الحساب. في حالة حدوث تغيرات أكبر في الكتلة، يجب إعادة حساب السعة الحرارية النوعية في الجزء التالي من المنحنى مع تغيير الكتلة الابتدائية.

يجب ضمان وضع بوتقة قابلة للتكرار بين خط الأساس والياقوت وعينات التشغيل. يمكن أن يكون لمواضع البوتقة المختلفة بشكل كبير على المستشعر تأثير سلبي على عدم اليقين في النتائج.

بالنسبة لتحديدات _cp، يتم إجراء متطلبات عالية على ملف درجة حرارة الفرن من أجل ضمان ظروف درجة الحرارة الأكثر تجانسًا في الداخل. إلى جانب الفرن المدمج والسريع في DSC 204 F1 F Phoenix^®®، فإن أفضل ما يناسب الفرن المدمج والسريع في DSC 404/STA 449 هو فرن Pt/Rh حتى 1500 درجة مئوية، وفرن Rh حتى 1650 درجة مئوية، وفرن درجة الحرارة المنخفضة حتى 675 درجة مئوية (عنصر التسخين الفضي).

أ) ديناميكية

يتوفر برنامجان مختلفان لدرجات الحرارة لتحديد _cp الكلاسيكي (الشكل 2). والقاسم المشترك بين برنامجي درجة الحرارة - قبل التسخين محل الاهتمام - هو مرحلة متساوية الحرارة لمدة 10 إلى 15 دقيقة لتثبيت درجة حرارة البداية.

ب) متساوي الحرارة

تعمل اللجنة الفنية الدولية التابعة لـ ASTM حاليًا على وضع معيار جديد (ASTM E 37؛ نُشرت المسودة^{الثالثة} في أغسطس 2008) لتحديد السعة الحرارية النوعية عن طريق DSC المعدل بدرجة الحرارة. ويقتصر نطاق درجة الحرارة هنا على -100 درجة مئوية إلى 600 درجة مئوية. يتم إجراء التقييم في قطاعات متساوية الحرارة (مثال على برنامج درجة الحرارة في الشكل 3).

في كل من الوضعين الديناميكي والمتساوي الحرارة، من الأفضل عادةً إيقاف تشغيل STC (وحدة التحكم في درجة حرارة العينة) أثناء القياس.

يتم إنشاء معايرة حساسية جديدة من خلال قياس خط الأساس والياقوت ضمن ثلاثي _cp. وبالتالي، فإن دمج منحنى الحساسية في القياسات ليس ضروريًا؛ ويكفي تنشيط معايرة درجة الحرارة ذات الصلة. حتى درجة حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية تقريبًا، تكون دقة بيانات _cp المحددة بشكل عام تقريبًا +/- 2.5%. بالنسبة لدرجات الحرارة الأعلى، تنخفض الدقة. للتحقق من القيم المقاسة، ثبت أنه من الأفضل قياس ياقوتين من كتلتين مختلفتين، أي استخدام ياقوتة واحدة كمعيار والثانية كعينة. يجب أن تتوافق النتائج مع قيم _cp النظرية للياقوت.