Determinação precisa do calor específico por meio de DSC

Para obter sinais tão altos quanto possível, recomenda-se usar materiais de cadinho e tampa com alta Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica (como alumínio, platina ou também grafite), bem como uma taxa de aquecimento relativamente alta de 10 ou 20 K/min. Os cadinhos de óxido de alumínio não são ideais para determinações de _{Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp}, pois o _Al2O3 se torna transparente para a radiação térmica em temperaturas mais altas.

É importante que haja um bom acoplamento térmico entre a amostra, o fundo do cadinho e o sensor. large Isso requer um fundo de cadinho plano e a maior área de contato possível entre a amostra e o cadinho. O ideal são amostras em forma de disco com um diâmetro de, por exemplo, 5 a 6 mm e uma altura de aproximadamente 1 mm. Se houver risco de uma reação de contato entre a amostra e o cadinho de metal, os cadinhos de platina com revestimentos de _Al2O3, por exemplo, podem ser usados como alternativa. Esses revestimentos têm paredes consideravelmente mais finas do que os cadinhos de _Al2O3 convencionais e têm apenas um pequeno efeito sobre a sensibilidade do sistema. Para temperaturas finais próximas a 1.400 °C ou mais, é recomendável usar um disco de _Al2O3 como suporte para os cadinhos de Pt/Rh para evitar a aderência dos cadinhos às áreas de suporte dos suportes de amostras. Mais informações básicas sobre esse fenômeno podem ser encontradas aqui.

Para amostras em pó, recomenda-se pressionar o pó com um carimbo.

Com relação à massa da amostra, é vantajoso quando as "massas térmicas" da safira e da amostra são aproximadamente equivalentes, ou seja

De acordo com a ASTM E 1269, a massa da amostra não deve ter sido alterada em mais de 0,3% na nova pesagem da amostra após o término do experimento. Caso contrário, a medição deve ser rejeitada. Essa afirmação se baseia no fato de que apenas a massa inicial da amostra é levada em consideração na fórmula de cálculo. Se ocorrerem mudanças maiores na massa, para estar estritamente correto, a capacidade térmica específica teria de ser recalculada na parte seguinte da curva com uma massa inicial alterada.

Deve-se garantir uma posição reprodutível do cadinho entre as execuções da linha de base, da safira e da amostra. Posições significativamente diferentes do cadinho no sensor podem ter uma influência negativa na incerteza dos resultados.

Para as determinações de _{Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp}, são feitas altas exigências quanto ao perfil de temperatura do forno para garantir as condições de temperatura mais homogêneas possíveis no interior. Juntamente com o forno compacto e rápido do DSC 204 F1 Phoenix^® ®, o mais adequado para o DSC 404/STA 449 é o forno Pt/Rh de até 1500°C, o forno Rh de até 1650°C e o forno de baixa temperatura de até 675°C (elemento de aquecimento de prata).

a) Dinâmico

Dois programas de temperatura diferentes estão disponíveis para a determinação de classical _{Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp} (figura 2). O que os dois programas de temperatura têm em comum - antes do aquecimento de interesse - é uma fase isotérmica de 10 a 15 minutos para estabilização da temperatura inicial.

b) Isotérmica

O Comitê Técnico Internacional da ASTM está trabalhando atualmente em um novo padrão (ASTM E 37; o^terceiro rascunho foi publicado em agosto de 2008) para a determinação da capacidade térmica específica por meio de DSC com modulação de temperatura. A faixa de temperatura aqui é limitada a -100°C a 600°C. A avaliação é realizada nos segmentos isotérmicos (exemplo de um programa de temperatura na figura 3).

Nos modos dinâmico e IsotérmicoOs testes com temperatura controlada e constante são chamados de isotérmicos.isotérmico, geralmente é melhor desligar o STC (controlador de temperatura da amostra) durante a medição.

libraUma nova sensibilidade é estabelecida por meio da linha de base e da medição da safira em um tripleto de _{Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp}.libraPortanto, não é necessária a integração de uma curva de sensibilidade nas medições; basta ativar a seção de temperatura relevante. Até uma temperatura de aproximadamente 1200°C, a precisão dos dados de _cp determinados é, em geral, de aproximadamente +/- 2,5%. Para temperaturas ainda mais altas, a precisão é reduzida. Para verificar os valores medidos, é recomendável medir duas safiras de massas diferentes, ou seja, usar uma safira como padrão e a segunda como amostra. Os resultados devem corresponder aos valores teóricos de _cp para a safira.