Introduktion
Ved opvarmning af væsker i en termobalance stiger væskens damptryk også, når opvarmningshastigheden øges. Fordampningshastigheden - den hastighed, hvormed væsken skifter til gasfasen - stiger med stigende temperaturer. Massetabet, som gør det muligt at spore fordampningen i en termobalance, stiger i samme grad. Termobalancen kan betjenes under normalt tryk i en rensegasstrøm, der skyller de dannende gasser ud af prøvekammeret.
En væske koger, når væskens damptryk svarer til det omgivende tryk. Under normalt tryk (1013 mbar) koger vand ved 100 °C, da damptrykket også er 1013 mbar. Hvis det omgivende tryk ændrer sig, vil kogetemperaturen også ændre sig. Figur 1 viser denne sammenhæng for vand i temperaturområdet mellem stuetemperatur og 110 °C [1].
Som det tydeligt fremgår af figur 1, koger vand allerede ved 50 °C, hvis det omgivende tryk på 1013 mbar reduceres til 123 mbar. Denne sammenhæng bruges til f.eks. vakuumtørring, hvor det materiale, der skal tørres, udsættes for et tryk under omgivelsernes, og væskerne (normalt vand) kan derefter fordampe forsigtigt ved lave temperaturer. Denne teknik bruges især i fødevaresektoren.
Der er også en sammenhæng svarende til den beskrevne reduktion af kogepunktet for væsker - om end i lidt svagere form - for sublimering og NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af faste stoffer.
Målebetingelser
| Prøve | SEBS | SEBS |
|---|---|---|
| Vægt | 8.635 mg | 10.130 mg |
| Smeltedigel | Al2O3 | Al2O3 |
| Atmosfære | Kvælstof | Vakuum |
| Gasstrømningshastighed | 40 ml/min | 0 ml/min |
| Opvarmningshastighed | 5 K/min | 5 K/min |
Termogravimetriske undersøgelser under reduceret tryk
Ligesom med kogeprocessen er andre reaktioner, hvor der frigives gasformige stoffer, også afhængige af det omgivende tryk. Temperaturområderne for NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydningsreaktioner skifter også til lavere værdier med faldende omgivelsestryk. Denne temperaturforskydning varierer afhængigt af processen eller stoffet. Det betyder igen, at anvendelsen af en atmosfære med undertryk kan påvirke frigivelsen af gasformige nedbrydningsprodukter for forskellige reaktioner i varierende grad. Denne procedure kan være særlig fordelagtig, hvis termiske nedbrydningsprocesser overlapper hinanden, dvs. hvis de forekommer i meget tæt tidsmæssig nærhed af hinanden. En reduktion af det omgivende tryk kan så give en bedre adskillelse af de overlappende begivenheder.
Figur 2 viser sammenligningen af to målinger på en termoplastisk elastomer. De fuldt optrukne linjer repræsenterer den relative masseændring som en funktion af temperaturen. Den grønne kurve viser måleresultaterne under normalt tryk ved en spulegashastighed på 40 ml/min i nitrogen. Der kan ses to massetabstrin, som overlapper hinanden selv ved den lave opvarmningshastighed på 5 K/min. Kvantificering af trinene er vanskelig i dette tilfælde. Hvis denne undersøgelse udføres i vakuum - ved samme opvarmningshastighed på 5 K/min (blå kurve) - forskydes alle frigivelsestemperaturer til lavere værdier end ved målingen under normalt tryk. Reaktionen afsluttes ved 480 °C under normalt tryk, men i vakuum er reaktionen allerede afsluttet ved 440 °C. De stiplede kurver (DTG) viser den første afledte værdi for hver af de relative masseændringer (TG). DTG-resultaterne angiver massetabshastigheden og er derfor et mål for reaktionshastigheden. Temperaturerne for de maksimale massetabsrater (DTG-maksimum) bekræfter, at begge delreaktioner forskydes til lavere temperaturer, når de finder sted i vakuum. Men da den første delreaktion (348 °C til 212 °C) flyttes til betydeligt lavere temperaturer end den anden (427 °C til 407 °C), kan de to delreaktioner bedre adskilles. Kvantificeringen af de to massetabstrin lettes derved betydeligt.
