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具有不同自由电子束和逸出功的两种金属接触会产生电动势。如图1所示,当A金属丝和B金属丝焊接后组成闭合回路,如果两焊点的温度t1和t2不同就会产生温差电动势,闭合回路有电流流动,检流计指针偏转。温差电动势的大小与t1、t2 成正比。将两根不同的金属丝A和金属丝B以一端相焊接,置于需测温部位;另一端置于冰水环境中,并以导线与检流计相连,所得的温差电动势近似与热端的温度成正比,构成用于测温的热电偶。将两个反极性的热电偶串联起来,就构成了可用于测定两个热源之间温差的温差热电偶。将温差热电偶的一个热端插在被测试样品中,另一端插在待测温度区间不发生热效应的参比物中,将式样和参比物同时升温,测定升温过程中两者的温度差,这就是差热分析的基本原理 。
差热分析是在程序控制温度下,测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。差热分析曲线是描述样品与参比物之间的温差(△T)随温度或时间的变化关系。在差热分析试验中,样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。差热分析的基本原理如图2所示。
典型的差热分析装置如图3所示 。基本由以下几部分组成:
(1)温度程序控制单元
使炉温按给定的程序方式(升温、降温、恒温、循环)以一定速度上升、下降或恒定。
(2)差热放大单元
用以放大温差电势,由于记录仪量程为毫伏级,而差热分析中温差信号很小,一般只有几微伏到几十微伏,因此差热信号须经放大后再送入记录仪中记录。
(3)记录单元
由双笔自动记录仪将测温信号和温差信号同时记录下来。
在进行差热分析过程中,如果升温时试样没有热效应,则温差电势应为常数,差热曲线为一直线,称为基线。但是由于两个热电偶的热电势和热容量以及坩埚形态、位置等不可能完全对称,在温度变化时仍有不对称电势产生。此电势随温度升高而变化,造成基线不直,这时可以用斜率调整线路加以调整。方法是:坩埚内不放参比物和样品,将差热放大量程置于100μV,升温速度置于10℃/min,用移位旋钮使温差记录笔处于记录纸中部,这时记录笔应画出一条直线。在升温过程中如果基线偏离原来的位置,则主要是由于热电偶不对称电势引起基线漂移。待炉温升到750度时,通过斜率调整旋钮校正到原来位置即可。此外,基线漂移还和样品杆的位置、坩埚位置、坩埚的几何尺寸等因素有关。
差热分析操作简单,但在实际工作中往往发现同一试样在不同仪器上测量,或不同的人在同一仪器上测量,所得到的差热曲线结果有差异。峰的最高温度、形状、面积和峰值大小都会发生一定变化。其主要原因是因为热量与许多因素有关,传热情况比较复杂所造成的。一般说来,一是仪器,二是样品。虽然影响因素很多,但只要严格控制某种条件,仍可获得较好的重现性 。
气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、峰形。因此,必须根据样品的性质选择适当的气氛和压力,有的样品易氧化,可以通入N2、Ne等惰性气体。
升温速率不仅影响峰温的位置,而且影响峰面积的大小,一般来说,在较快的升温速率下峰面积变大,峰变尖锐。但是快的升温速率使试样分解偏离平衡条件的程度也大,因而易使基线漂移。更主要的可能导致相邻两个峰重叠,分辨力下降。较慢的升温速率,基线漂移小,使体系接近平衡条件,得到宽而浅的峰,也能使相邻两峰更好地分离,因而分辨力高。但测定时间长,需要仪器的灵敏度高。一般情况下选择8℃/ min~12℃/ min为宜。
试样用量大,易使相邻两峰重叠,降低了分辨力。一般尽可能减少用量,最多大至毫克。样品的颗粒度在100目~200目左右,颗粒小可以改善导热条件,但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体的样品,颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致,以减少基线的漂移。
要获得平稳的基线,参比物的选择很重要。要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化,在整个升温过程中参比物的比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。常用- Al2O3或煅烧过的氧化镁(MgO)或石英砂作参比物。如分析试样为金属,也可以用金属镍粉作参比物。如果试样与参比物的热性质相差很远,则可用稀释试样的方法解决,主要是减少反应剧烈程度;如果试样加热过程中有气体产生时,可以减少气体大量出现,以免使试样冲出。选择的稀释剂不能与试样有任何化学反应或催化反应,常用的稀释剂有SiC、铁粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O等。
在相同的实验条件下,同一试样如走纸速度快,峰的面积大,但峰的形状平坦,误差小;走纸速率小,峰面积小。因此,要根据不同样品选择适当的走纸速度。不同条件的选择都会影响差热曲线,除上述外还有许多因素,诸如样品管的材料、大小和形状、热电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中的位置等。市售的差热仪,以上因素都已固定,但自己装配的差热仪则需要考虑这些因素 。2100433B
将有物相变化的样品和在所测定温度范围内不发生相变且没有任何热效应产生的参比物,在相同的条件下进行等温加热或冷却,当样品发生相变时,在样品和参比物之间就产生一个温度差。放置于它们下面的一组差示热电偶即产...
使用电流或光波传递信息的技术,其基本任务是传递信息。希望采纳。
金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件,旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。在车床大拖板的位置,设计成带有有轴...
曳引电梯基本原理分析
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电梯维修基本原理
电梯有冲顶和蹲底现象,有哪些原因 1.当错层时,到端站正常减速环节不起作用,由强迫减速开关来强迫减速,如果减 速开关距离不够,那么会冲顶或蹲底。 2.编码器信号出问题会导致电梯飞车,如果在端站,那么容易冲顶或蹲底。 3.钢丝绳打滑,到端站由于钢丝绳滑移而导致电梯轿厢减速不下。 4.抱闸制动力不够,停车时抱闸抱不住。 5.编码器信号有问题,电梯减速定位不准,并且减速开关距离不够,导致冲顶或者 蹲底。 6.主板抱闸输出点有粘连现象,导致抱闸释放有滞后。 7.电梯超载运行,但超载开关失效,导致变频器减速不容易减下来。 8.开闸有倒遛现象,导致电梯冲顶或蹲底。 .客户反映电梯 启动有顿感,哪 些原因引 起? ... 1. 低速 PI 调节不当,电梯倒遛,引起顿感。 2.请调大零速段或者低速段的 P,当变频器的 I 的单位为时间时,调小零速段或 者低速段的 I 值,当变频器的 I 的单位为时间
热分析方法
热分析是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。根据国际热分析协会(InternationalConfederationforThermalAnalysis,缩写ICTA)对热分析法的定义:热分析是在程序控制温度下,
第一次采用示差法进行了仪器改造,他采用标准物质与被测物质进行比较的方法,记录两者温度差,得到的电解铁的DTA曲线,被认为是第一条现代意义上的DTA曲线。随着电子技术的发展,差热分析仪器无论在结构上还是在性能上都有了很大改进,最大限度上脱离了手工操作、记录等繁琐手续,实现了温度控制和记录的自动化,降低了外界干扰,提高了测试精度。目前的仪器测试范围可用-190℃到2000℃以上,可控制测试气氛和压力,并可和其他仪器组合使用。目前,国内外已有多家生产该类型仪器的企业,差热分析法与现代各种研究方法综合使用,相互补充,已成为材料研究中最为常用的方法之一。
凡是在加热(或冷却)过程中,因物理-化学变化差热分析
而产生吸热或者放热效应的物质,均可以用差热分析法加以鉴定。其主要应用范围如下:
1)水
</strong>对于含吸附水、结晶水或者结构水的物质,在加热过程中失水时,发生吸热作用,在差热曲线上形成吸热峰。
2)气体
</strong>一些化学物质,如碳酸盐、硫酸盐及硫化物等,在加热过程中由于CO2、SO2等气体的放出,而产生吸热效应,在差热曲线上表现为吸热谷。不同类物质放出气体的温度不同,差热曲线的形态也不同,利用这种特征就可以对不同类物质进行区分鉴定。
3)变价
</strong>矿物中含有变价元素,在高温下发生氧化,由低价元素变为高价元素而放出热量,在差热曲线上表现为放热峰。变价元素不同,以及在晶格结构中的情况不同,则因氧化而产生放热效应的温度也不同。如Fe2+在340~450℃变成Fe3+。
4)重结晶
</strong>有些非晶态物质在加热过程中伴随有重结晶的现象发生,放出热量,在差热曲线上形成放热峰。此外,如果物质在加热过程中晶格结构被破坏,变为非晶态物质后发生晶格重构,则也形成放热峰。
5)晶型转变
</strong>有些物质在加热过程中由于晶型转变而吸收热量,在差热曲线上形成吸热谷。因而适合对金属或者合金、一些无机矿物进行分析鉴定。
差热分析从被发明以后,迅速应用于各个研究领域,成为分析金属、陶瓷及高分子物质的有效工具,并且被不断发展。1935年发展了定量差热分析方法,可以精确的确定矿物在混合物中的含量。麦西尔斯提出了微量DTA法,是差热测试的灵敏度和分辨率得到很大提高,因而得到了迅速发展。20世纪60年代,差示扫描量热法(DSC)被提出,其特点是使用温度范围比较宽,分辨能力和灵敏度高,根据测量方法的不同,可分为功率补偿型DSC和热流型DSC,主要用于定量测量各种热力学参数和动力学参数。
因此,差热分析法由于具有诸多优势,已成为材料研究中不可缺少的测试方法,随着科研需求的扩大和仪器制造技术的进步,差热分析法一定会有更大的发展。