Precyzyjne określenie ciepła właściwego za pomocą DSC

W celu uzyskania jak najwyższych sygnałów zaleca się stosowanie tygli i pokrywek z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej (takich jak aluminium, platyna lub grafit), a także stosunkowo wysokiej szybkości ogrzewania 10 lub 20 K/min. Tygle z tlenku glinu nie nadają się idealnie do oznaczania _{Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp}, ponieważ _Al2O3 staje się przezroczysty dla promieniowania cieplnego w wyższych temperaturach.

Ważne jest, aby zapewnić dobre sprzężenie cieplne między próbką, dnem tygla i czujnikiem. Wymaga to płaskiego dna tygla oraz możliwie jak large największej powierzchni styku między próbką a tyglem. Idealne są próbki w kształcie dysku o średnicy np. 5 do 6 mm i wysokości ok. 1 mm. Jeśli istnieje ryzyko reakcji kontaktowej między próbką a metalowym tyglem, alternatywą mogą być tygle platynowe z wkładkami _Al2O3. Wkładki te mają znacznie cieńsze ścianki niż konwencjonalne tygle _Al2O3 i mają jedynie niewielki wpływ na czułość systemu. W przypadku temperatur końcowych bliskich 1400°C lub wyższych, zaleca się stosowanie tarczy _Al2O3 jako podpory dla tygli Pt/Rh, aby zapobiec przywieraniu tygli do obszarów podparcia nośników próbek. Więcej informacji na temat tego zjawiska można znaleźć tutaj.

W przypadku próbek sproszkowanych zaleca się dociskanie proszku za pomocą stempla.

W odniesieniu do masy próbki, korzystne jest, gdy "masy termiczne" szafiru i próbki są w przybliżeniu równoważne, tj

Zgodnie z normą ASTM E 1269 masa próbki nie powinna zmienić się o więcej niż 0,3% po ponownym zważeniu próbki po zakończeniu eksperymentu. W przeciwnym razie pomiar musi zostać odrzucony. Stwierdzenie to opiera się na fakcie, że tylko początkowa masa próbki jest brana pod uwagę we wzorze obliczeniowym. Jeśli wystąpią większe zmiany masy, aby zachować ścisłą poprawność, pojemność cieplna właściwa musiałaby zostać ponownie obliczona w następnej części krzywej ze zmienioną masą początkową.

Należy zapewnić powtarzalne położenie tygla między seriami linii bazowej, szafiru i próbki. Znacznie różniące się pozycje tygla na czujniku mogą mieć negatywny wpływ na niepewność wyników.

W przypadku oznaczeń _{Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp} stawiane są wysokie wymagania dotyczące profilu temperaturowego pieca w celu zagwarantowania możliwie najbardziej jednorodnych warunków temperaturowych we wnętrzu. Oprócz kompaktowego, szybkiego pieca DSC 204 F1 Phoenix^® ®, do DSC 404/STA 449 najlepiej nadaje się piec Pt/Rh do 1500°C, piec Rh do 1650°C, piec niskotemperaturowy do 675°C (srebrny element grzejny).

a) Dynamiczny

Dostępne są dwa różne programy temperaturowe do oznaczania classical _{Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp} (rysunek 2). Wspólną cechą obu programów temperaturowych - przed rozpoczęciem ogrzewania - jest 10-15-minutowa faza izotermiczna w celu ustabilizowania temperatury początkowej.

b) Izotermiczne

Międzynarodowy Komitet Techniczny ASTM pracuje obecnie nad nowym standardem (ASTM E 37;^3. wersja robocza została opublikowana w sierpniu 2008 r.) dotyczącym określania pojemności cieplnej właściwej za pomocą DSC z modulacją temperatury. Zakres temperatur jest tutaj ograniczony do -100°C do 600°C. Ocena jest przeprowadzana w segmentach izotermicznych (przykład programu temperaturowego na rysunku 3).

Zarówno w trybie dynamicznym, jak i izotermicznym, zwykle najlepiej jest wyłączyć STC (regulator temperatury próbki) podczas pomiaru.

Nowa czułość calibration jest ustalana poprzez pomiar linii bazowej i szafiru w tryplecie _{Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp}. Włączenie krzywej czułości do pomiarów nie jest zatem konieczne; wystarczy aktywować odpowiednią temperaturę calibration. Do temperatury ok. 1200°C, dokładność wyznaczonych danych _cp wynosi zazwyczaj ok. +/- 2,5%. W przypadku jeszcze wyższych temperatur dokładność ulega zmniejszeniu. Aby zweryfikować zmierzone wartości, korzystne okazało się zmierzenie dwóch szafirów o różnych masach, tj. użycie jednego szafiru jako wzorca, a drugiego jako próbki. Wyniki powinny odpowiadać teoretycznym wartościom _cp dla szafiru.