实验五 差热分析
【实验目的】
1. 用差热仪绘制CuSO4·5H2O等样品的差热图。
2. 了解差热分析仪的工作原理及使用方法。
3. 了解热电偶的测温原理和如何利用热电偶绘制差热图。
【实验要求】
1. 掌握差热分析原理和定性解释差热谱图。
2. 热仪绘制五水硫酸铜等样品的差热图。
【实验原理】
物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随着有焓的改变，因而产生热效应，其表现为物质与环境(样品与参比物)之间有温度差。差热分析(Differentiai Thermal Analysis.简称DTA)就是通过温差测量来确定物质的物理化学性质的一种热分析方法。
差热分析仪的结构如图5-1所示。它包括带有控温装置的加热炉、放置样品和参比物的坩埚、用以盛放坩埚并使其温度均匀的保持器、测温热电偶、差热信号放大器和信号接收系统(记录仪或微机)。差热图的绘制是通过两支型号相同的热电偶，分别插入样品和参比物中，并将其相同端连接在一起(即并联，见图5-1)。A、B两端引入记录笔1，记录炉温信号。若炉子等速升温，则笔1记录下一条倾斜直线，如图5-2中T；A、C端引入记录笔2，记录差热信号。若样品不发生任何变化，样品和参比物的温度相同，两支热电偶产生的热电势大小相等，方向相反，所以ΔVAC＝0，笔2划出一条直线，如图5-2中AB、DE、GH段，是平直的基线。反之，样品发生物理化学变化时，ΔVAC≠0，笔2发生左右偏移(视热效应正、负而异)，记录下差热峰如图5-2中BCD、EFG所示。两支笔记录的时间—温度(温差)图就称为差热图，或称为热谱图。
从差热图上可清晰地看到差热峰的数目、位置、方向、宽度、高度、对称性以及峰面积等。峰的数目表示物质发生物理化学变化的次数；峰的位置表示物质发生变化的转化温度(如图5-2中TB)；峰的方向表明体系发生热效应的正负性；峰面积说明热效应的大小：相同条件下，峰面积大的表示热效应也大。在相同的测定条件下，许多物质的热谱图具有特征性：即一定的物质就有一定的差热峰的数目、位置、方向、峰温等，因此，可通过与已知的热谱图的比较来鉴别样品的种类、相变温度、热效应等物理化学性质。因此，差热分析广泛应用于化学、化工、冶金、陶瓷、地质和金属材料等领域的科研和生产部门。理论上讲，可通过峰面积的测量对物质进行定量分析。
样品的相变热ΔH可按下式计算：
（1）
式中，m为样品质量；b、d分别为峰的起始、终止时刻；ΔT为时间τ内样品与参比物的温差； 
代表峰面积；K为仪器常数，可用数学方法推导，但较麻烦，本实验用已知热效应的物质进行标定。已知纯锡的熔化热为59.36×10-3J·mg-1，可由锡的差热峰面积求得K值。
【仪器试剂】
差热分析仪(实验用CDR-4P型)1套。分析纯BaCl2·2H2O；CuSO4·5H2O；NaHCO3；Sn；参比物α-Al2O3。
【实验步骤】
1. 仪器常数的测定
(1) 开启仪器电源开关，将各控制箱开关打开，仪器预热20～30min。然后开启计算机开关。
(2) 取两只空坩埚，将参比物（α-Al2O3）和标准样品样品（Sn）分别称取5mg左右，放在样品杆上部的两只托盘上。，样品放在左边，参比物放在右边，盖好保温盖。
(3) 通水和通气：接通冷却水，开启水源使水流畅通，保持冷却水流量约200mL·min-1～300mL·min-1；根据需要在通气口通入一定流量的保护气体。
(4) 将差热放大器单元的量程选择开关置于±100μV档，转动“调零”旋钮，使“差热指示”表头指在“0”位。
(5) 按住第三个按键，出现run时立即松手，等待1min，仪器不出现异常就可以打开电炉开关，开始升温。
(6) 点击计算机上的软件程序，设置量程、起始温度、结束温度、样品名称、样品重量和操作者等。同时记录升温曲线和差热曲线，直至温度升至发生要求的相变且基线变平后，鼠标点击存盘返回（注意不要点击停止记录）。
(7) 打开炉盖，取出坩埚，，等炉壁温度降到100℃时。打开炉盖，继续降温，待炉温降至50℃以下时，换上另一样品，按上述步骤操作。
2. 差热曲线处理（略）
3. 实验完毕，等炉温降到100℃以下时，关闭仪器开关和微机，关闭总电源。
【注意事项】
? 坩埚一定要清理干净，否则埚垢不仅影响导热，杂质在受热过程中也会发生物理化学变化，影响实验结果的准确性。
? 样品必须研磨的很细，否则差热峰不明显；但也不要太细。一般差热分析样品研磨到200目为宜。样品要均匀平铺在坩锅底部。否则作出的曲线极限不平整。
? 实验过程中注意不要动计算机键盘。
【数据记录】
【数据处理】
1. 由所测样品的差热图，求出各峰的起始温度和峰温，将数据列表记录。
2. 根据公式（1）由锡的差热峰面积求得K值，然后求出所测样品的热效应值。
3. 样品CuSO4·5H20的三个峰各代表什么变化，写出反应方程式。根据实验结果，结合无机化学知识，推测CuSO4·5H2O中5个H2O的结构状态。
【实验成败的关键】
（1）坩埚一定要清洗干净，否则坩埚不仅影响导热，杂质在受热过程中也会发生物理化学变化，影响实验结果的准确性。
（2）称量一定要准确。两个坩锅一定要平整的放在坩锅架上。
【实验讨论】
1. 差热仪根据使用温度不同而选用不同材料的热电偶，不同热电偶的使用范围参见附录。同样材料的热电偶，在相同的温度下，其热电势也不尽相同。差热分析实验所用的两根热电偶，应事先挑选，选择热电势尽可能相同的热电偶以配对。否则基线会有较大的漂移。差热分析基线平稳的条件有以下几点：(1)有加热均匀的保持器和适当的基准物；(2)选用热电势尽可能相同的热电偶；(3)加热速度不宜太快；(4)热电偶要插在保持器孔眼的中心。
2. 从理论上讲，差热曲线峰面积(S)的大小与试样所产生的热效应(ΔH)大小呈正比，即ΔH=KS，K为比例常数。将未知试样与已知热效应物质的差热峰面积相比，就可求出未知试样的热效应。实际上，由于样品和和参比物之间往往存在着比热、导热系数、粒度、装填紧密程度等方面不同，在测定过程中又由于熔化，分解转晶等物理、化学性质的改变，未知物试样和参比物的比例常数K并不相同，所以用它来进行定量计算误差较大。但差热分析可用于鉴别物质，与X射线衍射，质谱、色谱、热重法等方法配合可确定物质的组成、结构及动力学等方面的研究。
3. 在自装差热仪上，信号记录部分可用微机接收。加热炉部分在保持器中添加一根热电偶，接上专用K型热偶温度放大器将微弱的电信号放大，由采集数据程序接收，在微机屏幕上显示出差热图。在微机屏幕上，时间为横坐标，温度和温差为纵坐标，差热图上出现三条不同颜色的线：其中两条线与双笔记录仪的两条线相同；第三条线是样品温度线(在一般双笔记录仪上见不到这—条线)，它显示了样品在实验过程中的实际温度，样品发生脱水反应时温度比参比物温度略低，其差值可从右边纵坐标上读出；有热效应时的温差也可以从右边纵坐标上读出(左边纵坐标上显示的为温度)。
【思考题】
1. DTA实验中如何选择参比物？常用的参比物有哪些？
2. 差热曲线的形状与那些因素有关？影响差热分析结果的主要因素是什么？
3. DTA和简单热分析(步冷曲线法)有何异同？
4. 试分析差热曲线上的热力学平衡和非平衡线段。
5. DTA实验中,若把样品和参比物位置放颠倒，对所测差热图谱有何影响？对实验结果有无误差？这什么？
6. 差热峰前后基线不在同一水平线上，是何原因？
第二篇：全国热分析仪行业发展现状及投资战略研究报告20xx-20xx年
全国热分析仪行业发展现状及投资
战略研究报告2016-20xx年
编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司
【报告目录】：
第一章 热分析仪行业相关概述
第一节 热分析仪是国内新型的一款多元素分析仪
第二节 热分析仪原理
一、热分析定义
二、热分析方法的分类
三、热分析仪的基本结构和热分析的原理
四、热分析技术的应用范围
五、热分析准确度和误差来源
六、保护热分析仪正常使用应当注意的几个问题
第三节 热分析仪的演变与发展
第四节 热分析仪产业链
第二章 20xx年中国热分析仪产业运行环境解析
第一节 国内宏观经济环境分析
一、GDP历史变动轨迹分析
二、固定资产投资历史变动轨迹分析
三、20xx年中国宏观经济发展预测分析
第二节 20xx年中国热分析仪行业政策环境分析
一、财政政策：稳健向积极转变
二、货币政策：紧缩向适度宽松转变
三、宏观政策十大取向
第三节 20xx年中国热分析仪行业社会环境分析
第三章 常用热分析仪与量热仪的原理和基本结构
第一节 热重分析仪
一、热重分析仪的主要组成部分
二、按试样与天平刀线之间的相对位置分类
三、横梁的支撑形式
四、回零式天平
五、称重电路
六、高分辨热重分析仪
第二节 差热分析仪
一、差热分析的理论基础
二、峰面积的选定和转变温度的确定
三、几种DTA样品支架
四、差热炉的炉体结构
五、差热放大器
第三节 差示扫描量热仪
一、热流式差示扫描量热仪
二、热通量式差示扫描量热仪
三、功率补偿式差示扫描量热仪
四、差示扫描法的理论基础
五、热阻对ＤＴＡ和ＤＳＣ曲线的影响
第四节 调制式差示扫描量热仪
第五节 常见的几种量热仪
一、量热仪的分类
二、常见的几种量热仪
第六节 热机械分析仪
一、热机械分析仪的种类
二、热机械分析仪的工作原理
三、炉体
四、几种探头及其应用
第七节 动态热机械分析仪
一、自由衰减振动式
二、共振式
三、非共振的强迫振动式
四、动、静态热机械分析仪
第八节 热分析联用
一、同时联用热分析技术
二、串级联用技术
三、间断联用技术
第四章 热分析标准与规范
第一节 差示扫描量热法（仪）(DSC)的标准与规范
一、差示扫描量热法(DSC)的基本原则
二、玻璃化转变温度的DSC测定法
三、熔融和结晶温度与熔融和结晶焓的DSC测定法
四、比热容的DSC测定法
五、特定反应曲线温度与时间、反应焓与反应程度
六、氧化诱导期的DSC测定法
七、结晶动力学的DSC测量法
第二节 热重法（TG）的标准
一、热重法（TG）的一般原则
二、动力学参数的TG测定法
第三节 热机械分析（TMA）的标准
一、热机械分析的基本原则
二、线热膨胀系数和玻璃化转变温度的测定
三、针入温度的测定
第四节 有关动态(热)机械分析(DMA)的ISO标准
第五章 20xx年国内外仪器仪表产业整体运行态势分析
第一节 20xx年世界仪器仪表产业概况
一、世界仪器行业发展呈现四大特点
二、世界仪器仪表新产品研发情况
三、高科技是世界仪器仪表业发展的主流
四、世界仪器仪表市场供需分析
五、全球精准测量仪器市场将有突破
第二节 20xx年中国仪器仪表行业综述
一、中国高度重视仪器仪表行业的地位与作用
二、我国仪器仪表行业综合实力稳步提高
三、我国仪器仪表行业的重大进展
四、国内仪器仪表行业加快制定“十三五”发展规划
五、国内仪器仪表行业发生高科技新变
第三节 20xx年中国仪表市场亮点聚焦
一、国内仪器企业重点并购事件
二、仪器企业资本运作分析
三、仪器仪表招标与采购
四、我国仪器仪表产品开拓国际市场颇具优势
第四节 20xx年中国仪器仪表行业存在的问题及对策
一、国内仪器仪表产业与国际先进水平的差距
二、我国仪器仪表产品稳定性和可靠性亟待提升
三、仪器仪表产业发展面临的不利因素
四、国内仪器仪表企业寻求突破的战略分析
五、仪器仪表制造企业应采取的品牌发展策略
第六章 2012-20xx年中国热分析仪所属行业数据监测分析
第一节 2012-20xx年中国实验分析仪器制造行业总体数据分析 一、20xx年中国实验分析仪器制造行业全部企业数据分析 二、20xx年中国实验分析仪器制造行业全部企业数据分析 三、20xx年中国实验分析仪器制造行业全部企业数据分析
第二节 2012-20xx年中国实验分析仪器制造行业不同规模企业数据分析
一、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同规模企业数据分析 二、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同规模企业数据分析
三、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同规模企业数据分析
第三节 2012-20xx年中国实验分析仪器制造行业不同所有制企业数据分析
一、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同所有制企业数据分析
二、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同所有制企业数据分析
三、20xx年中国实验分析仪器制造行业不同所有制企业数据分析
第七章 20xx年中国热分析仪产业市场运行态势分析
第一节 20xx年中国热分析仪产业动态分析
一、热分析仪技术研讨会聚焦
二、高端热分析仪顶尖制造商 加速挺进中国
三、热分析仪招投标分析
第二节 20xx年中国热分析仪行业供给关系因素分析
一、需求变化因素
二、厂商产能因素
三、原料供给状况
四、技术水平提高
五、政策变动因素
第三节 20xx年中国热分析仪行业需求关系因素分析
一、产品价格因素
二、产品替代因素
三、关联行业发展因素
四、热分析仪行业政策因素
第八章 20xx年中国热分析仪上下游产业链发展情况及对企业的影响分析
第一节 20xx年中国热分析仪上游企业发展及影响分析
一、中国热分析仪上游企业运行现状分析
二、对本企业产生的影响分析
第二节 20xx年中国热分析仪下游企业发展及影响分析 一、20xx年中国热分析仪下游企业运行现状分析
1、铸铁领域
2、药物领域
3、无机材料领域
二、对本企业产生的影响分析
第三节 其他相关企业发展及影响分析
第九章 20xx年中国热分析仪行业竞争格局分析
第一节 20xx年中国热分析仪行业集中度分析
一、市场集中度分析
二、区域集中度分析
第二节 20xx年中国热分析仪行业竞争现状分析
一、价格竞争分析
二、技术竞争分析
三、国内外竞争分析
第三节 2016-2021中国热分析仪行业竞争策略分析
第十章 20xx年全球热分析仪重点企业分析
第一节 德国耐驰公司
第二节 美国TA仪器公司
第三节 瑞士梅特勒-托利多
第四节 法国塞塔拉姆仪器公司
第十一章 20xx年中国热分析仪重点企业关键性财务数据分析
第一节 安捷伦科技(上海)有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第二节 上海福克斯波罗有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第三节 赛默飞世尔(上海)仪器有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第四节 岛津仪器（苏州）有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第五节 麦克奥迪实业集团有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第六节 上海精密科学仪器有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第七节 北京中科科仪技术发展有限责任公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第八节 天津汇丰探测装备有限公司
一、企业概况
二、企业主要经济指标分析
三、企业盈利能力分析
四、企业偿债能力分析
五、企业运营能力分析
六、企业成长能力分析
第十二章 2016-2021中国热分析仪行业发展前景预测分析
第一节 2016-2021中国热分析仪产品发展趋势预测分析
一、热分析仪技术走势分析
二、热分析仪行业发展方向分析
第二节 2016-2021中国热分析仪行业市场发展前景预测分析
一、热分析仪供给预测分析
二、热分析仪需求预测分析
三、热分析仪竞争格局预测分析
第三节 2016-2021中国热分析仪行业市场盈利能力预测分析 第十三章 2016-2021中国热分析仪行业投资机会与投资风险分析
第一节 2016-2021中国热分析仪行业投资机会分析
一、热分析仪行业吸引力分析
二、热分析仪行业区域投资潜力分析
第二节 2016-2021中国热分析仪行业投资风险分析
一、市场竞争风险
二、技术风险
三、其它风险
第十四章 2016-2021中国热分析仪行业盈利模式与投资策略分析
第一节 国外热分析仪行业投资现状及经营模式分析
一、境外热分析仪行业成长情况调查
二、经营模式借鉴
三、在华投资新趋势动向
第二节 我国热分析仪行业商业模式探讨
第三节 我国热分析仪行业投资国际化发展战略分析
一、战略优势分析
二、战略机遇分析
三、战略规划目标
四、战略措施分析
第四节 我国热分析仪行业投资策略分析
第五节 最优投资路径设计
一、投资对象
二、投资模式
三、预期财务状况分析
四、风险资本退出方式
第十五章 2016-2021中国热分析仪项目融资问题分析与对策
第一节 2016-2021中国热分析仪项目的融资演变
第二节 2016-2021中国热分析仪项目特点、融资特点及影响因素分析
一、热分析仪及其项目的主要特点
二、热分析仪项目的融资特点
三、热分析仪项目的融资相关影响因素
第三节 2016-2021中国热分析仪项目的融资对策
一、从产业链的整体考虑项目的融资
二、从产业链的三个环节考虑项目的融资
三、采用多种形式进行项目融资
四、本国筹资的重要性
五、有效吸引私人投资
六、政府的政策支持
图表目录：（部分）
图表：国内生产总值同比增长速度
图表：全国粮食产量及其增速
图表：规模以上工业增加值增速（月度同比）（%） 图表：社会消费品零售总额增速（月度同比）（%） 图表：进出口总额（亿美元）
图表：广义货币（M2）增长速度（%）
图表：居民消费价格同比上涨情况
图表：工业生产者出厂价格同比上涨情况（%） 图表：城镇居民人均可支配收入实际增长速度（%） 图表：农村居民人均收入实际增长速度
图表：人口及其自然增长率变化情况
图表：20xx年固定资产投资（不含农户）同比增速（%） 图表：20xx年房地产开发投资同比增速（%） 图表：20xx年中国GDP增长预测
图表：国内外知名机构对20xx年中国GDP增速预测 图表：20xx年中国热分析仪所属行业全部企业数据 图表：20xx年中国热分析仪所属行业全部企业数据分析
图表：20xx年中国热分析仪所属行业全部企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同规模企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同规模企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同规模企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同所有制企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同所有制企业数据分析 图表：20xx年中国热分析仪所属行业不同所有制企业数据分析 图表：安捷伦科技(上海)有限公司主要经济指标走势图 图表：安捷伦科技(上海)有限公司经营收入走势图
图表：安捷伦科技(上海)有限公司盈利指标走势图
图表：安捷伦科技(上海)有限公司负债情况图
图表：安捷伦科技(上海)有限公司负债指标走势图
图表：安捷伦科技(上海)有限公司运营能力指标走势图 图表：安捷伦科技(上海)有限公司成长能力指标走势图 图表：上海福克斯波罗有限公司主要经济指标走势图 图表：上海福克斯波罗有限公司经营收入走势图
图表：上海福克斯波罗有限公司盈利指标走势图
图表：上海福克斯波罗有限公司负债情况图
图表：上海福克斯波罗有限公司负债指标走势图
图表：上海福克斯波罗有限公司运营能力指标走势图 图表：上海福克斯波罗有限公司成长能力指标走势图
图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司主要经济指标走势图
图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司经营收入走势图 图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司盈利指标走势图 图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司负债情况图 图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司负债指标走势图 图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司运营能力指标走势图 图表：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司成长能力指标走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司主要经济指标走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司经营收入走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司盈利指标走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司负债情况图
图表：岛津仪器（苏州）有限公司负债指标走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司运营能力指标走势图 图表：岛津仪器（苏州）有限公司成长能力指标走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司主要经济指标走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司经营收入走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司盈利指标走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司负债情况图
图表：麦克奥迪实业集团有限公司负债指标走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司运营能力指标走势图 图表：麦克奥迪实业集团有限公司成长能力指标走势图 图表：上海精密科学仪器有限公司主要经济指标走势图 图表：上海精密科学仪器有限公司经营收入走势图
图表：上海精密科学仪器有限公司盈利指标走势图 图表：上海精密科学仪器有限公司负债情况图
图表：上海精密科学仪器有限公司负债指标走势图 图表：上海精密科学仪器有限公司运营能力指标走势图 图表：上海精密科学仪器有限公司成长能力指标走势图
图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司主要经济指标走势图
图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司经营收入走势图 图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司盈利指标走势图 图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司负债情况图
图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司负债指标走势图 图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司运营能力指标走势图
图表：北京中科科仪技术发展有限责任公司成长能力指标走势图
图表：天津汇丰探测装备有限公司主要经济指标走势图 图表：天津汇丰探测装备有限公司经营收入走势图
图表：天津汇丰探测装备有限公司盈利指标走势图
图表：天津汇丰探测装备有限公司负债情况图
图表：天津汇丰探测装备有限公司负债指标走势图
图表：天津汇丰探测装备有限公司运营能力指标走势图 图表：天津汇丰探测装备有限公司成长能力指标走势图
图表：2016-2021中国热分析仪供给预测分析 图表：2016-2021中国热分析仪需求预测分析
图表：2016-2021中国热分析仪行业市场盈利能力预测分析