termisk analyse

Det finnes en rekke ulike termiske analysemetoder, og de klassifiseres gjerne ut fra hva slags måleprinsipp som brukes.

I differensialtermisk analyse benyttes to termometere som måler temperaturforskjellen mellom det materialet man ønsker å studere og et termisk inaktivt stoff, for eksempel aluminiumoksid. Dersom materialet man undersøker gjennomgår faseoverganger, avgir gass eller går gjennom kjemiske reaksjoner, kan dette måles som hopp i temperaturforskjellen, noe som igjen kan si noe om hva som skjer.

I isotermisk titreringskalorimetri benytter man to identiske beholdere, der den ene inneholder en referanseprøve, mens den andre inneholder materialet som skal testes. Sensitive termometer måler temperaturforskjellen mellom de to beholderne. Ofte er prøven en væske og inneholder polymerer eller andre stoffer som skal undersøkes. Deretter tilsettes en substans som skal reagere med væskeprøven. Dersom den kjemiske reaksjonen er eksoterm, vil temperaturen øke.

I dilatometri måles utvidelsen av et materiale som funksjon av temperatur. Et dilatometer kan benytte for eksempel et optisk interferometer til å måle svært små forandringer i materialtykkelse.

I termogravimetrisk analyse måles massen til materialet ved ulike temperaturer, og dette kan gi innsikt i hvordan gasser avgis, faseforandringer eller kjemiske reaksjoner.

Varmeledningsevnen til et materiale måles gjerne med laserblitsanalyse. Her sendes en energetisk laserpuls inn på ene siden av materialet, og deretter måler man forandringen i temperatur på den andre siden av materialet.

I dielektrisk termisk analyse benyttes to metallelektroder plassert nær eller i kontakt med materialet som skal undersøkes. En elektrisk sinusbølge påtrykkes over disse elektrodene, og dette fører til at det går en elektrisk strøm mellom elektrodene på grunn av at for eksempel elektroner eller ioner i materialet settes i bevegelse. Strømmen som går gjennom materialet avhenger av hvordan elektronene eller ionene beveger seg, noe som igjen avhenger av temperaturen. I dielektrisk termisk analyse måler man impedansen til et materiale som funksjon av temperatur, og omgjør denne til permittivitet.

I tillegg til teknikkene nevnt ovenfor, benytter man i termisk analyse gjerne en rekke andre målemetoder for å karakterisere temperaturavhengigheten til det materialet man er interessert i.

Termisk analyse kan brukes i produksjon og undersøkelse av metaller, fra smelte til testing av oksidasjon på ferdig produkt. Termisk analyse i denne sammenhengen refererer gjerne til studiet av fasediagram (tilstandsdiagram) spesielt for smelteintervallet i eutektiske legeringer. Ved begynnende krystallisasjon opptrer et knekkpunkt i avkjølingskurven, og ved eutektisk størkning forblir temperaturen konstant til alt er krystallisert. Lengden av denne eutektiske holdetiden er proporsjonal med mengden eutektikum, og ut fra dette kan sammensetninger for den eutektiske smelten beregnes.

Termisk analyse brukes gjerne til å måle forandringer i masse og kjemiske reaksjoner ved ulike temperaturer i for eksempel mat og polymerer. Teknikken brukes også til å finne hvor mye masse et materiale taper ved forbrenning, for å kunne si noe om hvor godt brensel det er.

Termisk analyse benyttes til å studere varmeledning og utvidelse eller krymping i trykte elektriske kretser.

Isotermisk titreringskalorimetri har blitt mye brukt til å bestemme hvordan ligander binder seg kjemisk til proteiner, og dette har igjen hatt anvendelser innen utvikling av nye medisiner.

• differensialtermisk analyse
• termometer
• dilatometer
• interferometer
• masse
• varmeledningsevne
• impedans