Determinazione precisa del calore specifico mediante DSC

Per ottenere segnali il più possibile elevati, si raccomanda di utilizzare crogioli e coperchi con un'elevata conducibilità termica (come alluminio, platino o anche grafite) e una velocità di riscaldamento relativamente elevata, pari a 10 o 20 K/min. I crogioli in ossido di alluminio non sono ideali per le determinazioni di _{Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp}, poiché l'_Al2O3 diventa trasparente per la radiazione termica a temperature più elevate.

È importante che vi sia un buon accoppiamento termico tra il campione, il fondo del crogiolo e il sensore. Ciò richiede un fondo del crogiolo piano e un'area di contatto il più possibile large tra il campione e il crogiolo. L'ideale sono campioni a forma di disco con un diametro di 5-6 mm e un'altezza di circa 1 mm. Se c'è il rischio di una reazione di contatto tra il campione e il crogiolo metallico, si possono utilizzare in alternativa crogioli di platino con rivestimenti in _Al2O3, ad esempio. Questi rivestimenti hanno pareti molto più sottili rispetto ai crogioli convenzionali in _Al2O3 e hanno solo un effetto minore sulla sensibilità del sistema. Per temperature finali prossime ai 1400°C o superiori, è consigliabile utilizzare un disco di _Al2O3 come supporto per i crogioli di Pt/Rh, per evitare che i crogioli si attacchino alle aree di supporto dei portacampioni. Ulteriori informazioni su questo fenomeno sono disponibili qui.

Per i campioni in polvere, si consiglia di premere sulla polvere con un timbro.

Per quanto riguarda la massa del campione, è vantaggioso quando le "masse termiche" dello zaffiro e del campione sono approssimativamente equivalenti, cioè

Secondo la norma ASTM E 1269, la massa del campione non deve essere variata di oltre lo 0,3% al momento della ripesatura del campione dopo la fine dell'esperimento. In caso contrario, la misura deve essere rifiutata. Questa affermazione si basa sul fatto che nella formula di calcolo viene presa in considerazione solo la massa iniziale del campione. Se si verificano variazioni di massa maggiori, per essere rigorosamente corretti laCapacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica dovrebbe essere ricalcolata nella parte successiva della curva con una massa iniziale modificata.

È necessario garantire una posizione riproducibile del crogiolo tra la linea di base, lo zaffiro e il campione. Posizioni del crogiolo significativamente diverse sul sensore possono influire negativamente sull'incertezza dei risultati.

Per le determinazioni di _{Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp}, il profilo di temperatura del forno richiede requisiti elevati per garantire condizioni di temperatura il più possibile omogenee all'interno. Oltre al forno compatto e veloce del DSC 204 F1 Phoenix^® ®, i più adatti al DSC 404/STA 449 sono il forno Pt/Rh fino a 1500°C, il forno Rh fino a 1650°C, il forno a bassa temperatura fino a 675°C (elemento riscaldante in argento).

a) Dinamico

Per la determinazione di classical _{Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp} sono disponibili due diversi programmi di temperatura (figura 2). I due programmi di temperatura hanno in comune, prima del riscaldamento di interesse, una fase isotermica di 10-15 minuti per la stabilizzazione della temperatura iniziale.

b) Isotermico

Il comitato tecnico internazionale ASTM sta attualmente lavorando a un nuovo standard (ASTM E 37; la^terza bozza è stata pubblicata nell'agosto 2008) per la determinazione dellaCapacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica mediante DSC a modulazione di temperatura. L'intervallo di temperatura è limitato a -100°C e 600°C. La valutazione viene effettuata nei segmenti isotermici (esempio di programma di temperatura in figura 3).

Sia in modalità dinamica che isotermica, di solito è meglio spegnere l'STC (controllore della temperatura del campione) durante la misurazione.

Una nuova calibrategoria di sensibilità viene stabilita attraverso la misura della linea di base e dello zaffiro all'interno di un tripletto di _{Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp}. L'integrazione di una curva di sensibilità nelle misure non è quindi necessaria; è sufficiente attivare la relativa calibrategoria di temperatura. Fino a una temperatura di circa 1200°C, l'accuratezza dei dati _cp determinati è generalmente di circa +/- 2,5%. Per temperature ancora più elevate, l'accuratezza si riduce. Per verificare i valori misurati, si è dimostrato vantaggioso misurare due zaffiri di massa diversa, cioè usare uno zaffiro come standard e il secondo come campione. I risultati dovrebbero corrispondere ai valori teorici di _cp dello zaffiro.