Πάντα ῥεῖ (Panta Rhei) 「すべては流れる」– 液体の熱分析

示差走査熱量測定（DSC）：

DSCでは、試料と試料容器底の接触がシグナル強度にとって重要である。すなわち、凹面が形成され、液体自体の分子間接着力よりも液体と固体間の接着力の方が強いため、液体が壁で持ち上げられる。その結果、試料容器の底にsmall の量しか物質が残らないことがよくある。

この効果を回避するには、インジェクションまたはピペットでsmall 量だけ液体を挿入し、底部だけが覆われるようにするのが望ましい（図1参照）。

液体試料の試験例として、図2に元素式C6H₁₂O2で表される無色の溶媒である酢酸ブチルの熱挙動を示します。液体を-170℃まで冷却すると、生成した固体は最初は非晶質のままであり、-109℃（ピーク温度）で結晶化し、-77℃（外挿オンセット温度）で再び融解する。

考慮しなければならないもう一つの要因は、温度の関数としての試料成分の蒸気圧である。加熱中の開放試料容器内の蒸気圧が高いと、蒸発が早く始まり、幅広い吸熱ピークが生じます。これは、いくつかの液体樹脂の場合のように、他の興味深い効果が重なる原因となる可能性があります。

純粋な物質の場合、モル蒸発エンタルピー (およびモル質量を考慮した蒸発熱) は、高圧 DSC (ASTM E 1782 に準拠) などの蒸気圧測定によって求めることができます。

密閉されたアルミニウム容器では、内部圧力の上昇により、最終的に試料容器が変形したり、破裂したりすることがある。そのため、希望する温度範囲および調査の目的によっては、より加圧された試料容器を使用する必要がある場合がある。アルミニウム製の低圧容器に加えて、medium- 圧力ステンレス鋼容器、または高圧ステンレス鋼容器またはチタン容器が利用可能です。

熱重量分析（TGA）：

上述した蒸発の早期開始は、沸点よりはるかに低い温度での質量変化として現れる（図3）。一方、極端に穴の開いた蓋（small ）を使用した場合、蒸発は沸点近くまで遅れる（図3も参照）。この場合、質量損失自体はかなり速くなり、対応するTGA曲線は急な下り勾配を示す。この種の調査には、50μmの穴のあいたアルミ蓋を用いることができる。

図3は、水に対する2つの測定結果である。1つはオープンな試料容器（青）、もう1つはマイクロホール付き蓋付き試料容器（赤）。2つの曲線プロファイルは互いに大きく異なる。

レーザーフラッシュ分析（LFA）：

LFAによる熱拡散率の測定には、試料の厚さを均一にする容器が使用されます。これは、試料の厚さが二乗形式で計算式に入るため必要です。この点で真新しいのが図4に示すサンプルホルダーで、取り扱いが非常に簡単で、高い測定精度と再現性を備えています。下から上へ、試料容器は支持リング、2枚のステンレス製シールディスク、液体試料用の2つの供給口を備えた中間のプラスチック製試料リング、上部カバープレートで構成されています。プラスチックリングとステンレスディスクは低コストで交換可能です。

このサンプルホルダーは、水性液体、油、樹脂に特に適していますが、油脂のような粘性の高い物質にも適しています。

図5は、図4に示したタイプの異なるサンプルホルダーを用いて、常温から約80/85℃までの温度範囲で測定した、水に関する3つの測定結果を示している。評価はそれぞれ3層モデルを用いて行った。すべての試験結果値は、文献データの+/-5%以内である。

図6は、対応する検出器信号と60℃におけるモデル適合を示している。実験データと適合データがよく一致していることは明らかである。