Priama termická analýza teplota sa meria ako funkcia času (krivky ohrevu, ochladzovania, rýchlostné krivky ohrevu a inverzné krivky

Podobné dokumenty
Experimentální metody

C5060 Metody chemického výzkumu

Tematický výchovno vzdelávací plán z fyziky pre 7. ročník A, B

Zmena skupenstva látok

RNDr. Daniela Kravecová, PhD. Premonštrátske gymnázium, Kováčska 28, Košice

Učebné osnovy CHÉMIA

Analyzátory teplôt. Celziova teplota (značka t), sa definuje ako rozdiel termodynamickej teploty T a teploty T 0 = 273,15 K. t( C) = T(K) - 273,15 (1)

Fyzika 9. ročník 3. Laboratórna úloha

Prúdové elektródy (vonkajšie) sa pripoja na svorky C1, C2 a potenciálové (vnútorné) elektródy na svorky P1, P2.

Termická analýza. Pavel Štarha. Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

Metody termické analýzy. 4. Diferenční termická analýza (DTA) a diferenční scanovací kalorimetrie (DSC)

Kalibrátor termočlánkov AX-C830. Návod na obsluhu

Stredná priemyselná škola Poprad. Výkonové štandardy v predmete ELEKTROTECHNIKA odbor elektrotechnika 1.ročník

NEVLASTNÁ VODIVOSŤ POLOVODIČOVÉHO MATERIÁLU TYPU P

Aktivizujúce úlohy k téme sacharidy

FYZIKÁLNA PODSTATA A MECHANIZMUS PLASTICKEJ DEFORMÁCIE

Meranie elektrických parametrov na transformátore 400/121/10,5 kv

Metody termické analýzy

Vplyv aniónov na sorpciu

Názov: Osmóza. Vek žiakov: Témy a kľúčové slová: osmóza, koncentrácia, zber dát a grafické znázornenie. Čas na realizáciu: 120 minút.

ROZTOKY. sú homogénne sústavy zložené z dvoch alebo viacerých zložiek. ich zloženie možno v určitých hraniciach plynule meniť

Základy optických systémov

ZÁKLADY ELEKTROTECHNICKÉHO INŽINIERSTVA

Ing. Motešický POLOVODIČE

Úloha 8. Termická analýza

Sol gel metody, 3. část

Základná škola, Školská 389, Sačurov Tematický výchovno vzdelávací plán z fyziky pre 9. ročník A

INFILTRAČNÁ schopnosť pôdy

Ing. Miroslava Čižmárová, PhD.

d p o r o v t e p l o m ě r, t e r m o č l á n k

Úpravy chemických rovnic

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

Pracovný list pre žiaka

PERIODICKÁ SÚSTAVA PRVKOV

TlakovýavákuovýspínačPEV/VPEV,spriebežnýmotvorom legenda k typovému označeniu, údajový list

Sledovanie nadčasov, vyšetrenia zamestnanca a sprievodu

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

Laboratórium využitia a propagácie solárnej energie

Tematický výchovno vzdelávací plán z fyziky pre 6. ročník A, B

Základy elektroniky Úvod do predmetu

Akreditované skúšky horľavosti kvapalín

Bezdrôtový systém registrácie teploty

charakterizaci polymerů,, kopolymerů

COMBI VDI585 SANDENVENDO. SandenVendo Europe GmbH Düsseldorf, Germany

Tlakový snímač typ EQZ (Tlakový prevodník) Technické podmienky, montáž a pripojenie

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

Aktivizujúce úlohy k téme tuky

VZOR OZNÁMENIE O ZARADENÍ PODNIKU PODĽA 5 ZÁKONA

VODA 1. FYZIKÁLNÍ METODY. Charakteristické vlastnosti vody využívané v analytických metodách. chemická reaktivita. těkavost, rozpouštěcí schopnost

Vývoj cien energií vo vybraných krajinách V4

1.5 Spoločné a rozdielne vlastnosti kvapalín a plynov PL KEGA 130UK/2013

FYZIKA - 6. ročník. šk. r / Časovo tematický plán vyučovania. Základná škola, Holubyho 15, Piešťany, / ISCED2 /

Astronomická fotografia -- kuchárka pre digitálnu fotografiu

Prehlásenie o Parametroch R4308IPCPR

PRAKTICKÉ ÚLOHY Z ANALYTICKEJ CHÉMIE

Tematický výchovno-vzdelávací plán z chémie pre 7. ročník

Na aute vyfarbi celé predné koleso na zeleno a pneumatiku zadného kolesa vyfarbi na červeno.

Operačná analýza 2-12

Konštrukcia 240. Trojcestný ventil typ Typový list T 8026 SK

ecotest, s.r.o. Sládkovičova 21, Topoľčany Tel/Fax : 038 / e mail : isternet.sk,

Expozičný scenár a karta bezpečnostných údajov- povinnosti, možnosti a termíny

Súťažné úlohy Chemickej olympiády v kategórii B

Snímače so svetlovodnými vodičmi SOE4 prehľad dodávok

Přehled nejpoužívanějších metod

Diferenciál funkcie, jeho význam a použitie

1. MAGNETICKÝ INDUKČNÝ TOK

Maxwellove rovnice, elektromagnetické vlny

VLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Hoval ventily s motorom

Termočlánky pre prístroje a zariadenia podľa normy DIN EN 14597

Spôsoby navrhovania solárnych systémov pre bytové domy. Ing. Alfréd Gottas

Vesmír je postavený na moci čísel. Pythagoras zo Samosu, grécky filozof

Základy optoelektroniky

Nebezpečnosť vyplývajúca z fyzikálnych a chemických

Jednoduché stroje Prevody na prenos síl a pohybu

i j, existuje práve jeden algebraický polynóm n-tého stupˇna Priamym dosadením do (2) dostávame:

Tematický výchovno-vzdelávací plán z predmetu chémia pre 7. ročník

Uplatňovanie chemickej legislatívy. v praxi

Videoanalýza voľného pádu pracovný list.... Pohyb akých telies nemôžeme považovať za voľný pád?

MĚŘENÍ TEPLOTY. Přehled technických teploměrů. Teploměry kapalinové. Teploměry tenzní. Rozdělení snímačů teploty: Ukázky aplikace termochromních barev

Funkcia - priradenie (predpis), ktoré každému prvku z množiny D priraďuje práve jeden prvok množiny H.

PRÍLOHY. k návrhu SMERNICE EURÓPSKEHO PARLAMENTU A RADY

MERANIE A ZÁZNAM VITÁLNYCH FUNKCIÍ. - krvný tlak. Mgr. Petronela Osacká, PhD.

Starogrécky filozof Demokritos ( pred n.l) Látky sú zložené z veľmi malých, ďalej nerozdeliteľných častíc - atómov

Úloha: Prezri si podkapitoly 1.6 a 1.11 a vypíš z nich vlastnosti tuhých látok a telies do tabuľky Vlastnosti tuhých látok a telies

Všeobecne záväzné nariadenie Mesta Trenčianske Teplice č. x/2016 o používaní pyrotechnických výrobkov na území mesta Trenčianske Teplice

Termodynamické panely na ohrev vody

inoma comp Vonkajší telefónny objekt na betónový podstavec Vonkajší telefónny objekt na stenu s hĺbkou 240 mm 09/2016 1/5 VTO

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.3. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania

Zápisnica o vyhodnotení ponúk- časť Kritériá

Referenčná ponuka na prístup ku káblovodom a infraštruktúre. Príloha 7 Poplatky a ceny

Meranie mikrotvrdosti zvarových spojov

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Grafy

1 Meranie fyzikálnych veličín

2. Nahratie mapy pre Locus Map - formát sqlite alebo mbtiles do zariadenia (telefón, tablet) s OS Android.

Krok 1 Pochopenie systémov. Krok 2 Hodnotenie silných a slabých stránok. Krok 3 Zber podkladov. - hodnotenie - overenie - postupy a smernice

Elektromagnetické ventily VZWD, priamo riadené

Sú ažné úlohy Chemickej olympiády v kategórii C. Krajské kolo Zadanie teoretických úloh 2007/2008

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

Transkript:

Termická analýza celý rad metodík, pri ktorých v závislosti od T sa sleduje zmena fyzikálnych alebo chemických vlastností látok a reakčných produktov jedna z najstarších metód (od objavu ohňa, získavanie kovov z rúd (8000 p.n.l), výroba skla (3400 p.n.l)) Le Chatelier (1887) termoanalytické krivky automatickou registráciou na prístroji. Meral rýchlosť, ktorou sa menila teplota skúmanej látky termočlánkom Pt-PtRh. metódu zdokonalil Robert Austen (1899), ktorý meral teplotný rozdiel medzi skúmanou látkou a porovnávajúcim materiálom Diferenčná termická analýza (DTA) Derivačná diferenčná termická analýza (DDTA) Termogravimetria Termodilatometria sleduje sa zmena rozmeru (dĺžky) Termomechanická analýza Termomagnetometria sleduje sa zmena magnetickej susceptibility s T Emanačná termická analýza (ETA) meranie difúznych zmien na povrchu Dielektrická termická analýza Dekripitačná termická analýza sledovanie zvukových efektov pri teplotnom rozklade

a) Metódy spojené so zmenou hmotnosti vzorky Termogravimetria (TG) stanovuje sa zmena hmotnosti pri konštantnom tlaku, konštantnej teplote alebo lineárne sa zvyšujúcej teplote Derivačná termogravimetria (DTG) odvodená metóda od TG b) Metódy spojené so zmenou tepelných vlastností vzorky Priama termická analýza teplota sa meria ako funkcia času (krivky ohrevu, ochladzovania, rýchlostné krivky ohrevu a inverzné krivky Diferenčná termická analýza (DTA) meria sa teplotný rozdiel T medzi vzorkou a porovnávacou látkou. Prvá derivácia T podľa času sa nazýva derivačná diferenčná termická analýza (DDTA) c) Ďalšie metódy spojené so zmenou fyzikálnych vlastností vzorky (zmeny rozmeru, emanácie, zmena magnetických vlastností, optických, mechanických, elektrických, vodivostných)

Obr. 1 Prehľad termoanalytických metód a popis meraných parametrov

Obr. 1* Prehľad termoanalytických metód a popis meraných parametrov

Experimentálne usporiadanie u termoanalytických metód rozmanitosť prístrojov, spoločné črty: vzorka (spojená s detektorom), regulátor teploty, zosilňovač, registrácia (zápis) PC termoanalytická krivka zmena vlastnosti látky ako funkcia teploty meria sa absolútna hodnota vlastnosti, rozdiel vo vlastnostiach študovanej a referenčnej vzorky alebo rýchlosť zmeny vlastnosti vzorky (derivačné meranie) Obr. 2 Schéma prístroja pre termickú analýzu

Procesy v pevných látkach pri zohrievaní, resp. chladení pevnej látky v inertnej atmosfére mení sa pohyb molekúl, atómov čo vedie k zmenám v kryštálovej štruktúre ak je prítomných vedľa seba viac látok pri tepelnom rozklade: vznikajúce nové fázy, tuhé roztoky a eutektické zmesi môžu reagovať a vytvárať nové zlúčeniny Fe 2 O 3 (s) + MgO (s) MgFe 2 O 4 (s) oveľa zložitejšie je ak východzia látka reaguje s vonkajšou atmosférou Mg (s) + N 2 (g) Mg 3 N 2 (s) zmeny sú doprevádzané zmenou entalpie a zmenou hmotnosti, čo dovoľuje študovať takéto systémy pomocou metód termickej analýzy

Metódy termickej analýzy vhodné pre ich sledovanie Obr. 3 Procesy v pevných látkach a metódy termickej analýzy

Spôsoby merania teploty odporové teplomery elektrický odpor sa meria v závislosti na teplote. U väčšiny kovov s rastúcou teplotou rastie. * Pt /0 0 C 1000 0 C/ sa mení o 39% lineárne. Spolu s vysokou chemickou odolnosťou, vysokým bodom topenia je predurčená ako materiál vhodný pre odp. teplomery. Presnosť 0,001 0 C, štandard /-190 0 C až 630 0 C/. * grafitový teplomer /0,3 K až -30 K/, Si odporový teplomer (monokryštál) termistory polovodičové odporové teplomery, zhotovené napr. z Cu 2 O, CuO, Fe 2 O 3, TiO 2, MnO, NiO, zo zmesi MgO.Ti 2 O 3 a oxidov uránu metódou práškovej metalurgie. U termistorov odpor s rastúcou teplotou klesá. * vlastná meracia časť prášok tvaru perličky zatavený do skla /do 300 O C/ bezdotykové teplomery pyrometre pre meranie vysokých teplôt. Detekujú vyžiarenú energiu sledovaným predmetom v rôznych spektrách (VIS, IČ) termočlánky založené na princípe, pri dotyku 2 rôznych kovov v bode dotyku vzniká potenciálny rozdiel.

Princíp termočlánku potenciálny rozdiel v bode dotyku (A,B) pri rovnakej teplote v bode A a B nezačnú prúdiť elektróny cez vodiče 1,2 v bode A je potenciálny rozdiel e 1 2t 1 = pot. rozdielu v bode B e 1 A2t 1 = -e 2 B1t 1 termonapätie vzniká ak v bode B zmeníme teplotu z t 1 na t 2, úmerne teplotnému rozdielu začne pretekať termoelektrický prúd * termonapätie niektorých kovov sa tak jednoznačne mení s teplotou, že na základe zmeraného napätia možno presne určiť teplotu v bode dotyku Obr. 4 Termočlánky

Tab. 5 Vzťah medzi teplotou a napätím termočlánku * veľkosť termonapätia nezávisí od spôsobu spojenia ramien termočlánkov (skrútenie, stavenie alebo zletovanie

Quíz: V DTA prístroji je nespočetné množstvo styčných bodov (prepínače, obvody, odpory, spoje) z rôznych kovov. Môže to ovplyvniť merania? Predchádzame tomu tým, že studené konce termočlánkov a všetky styčné body kovov udržujeme na tej istej teplote Kalibrácia teploty pomocou štandardov využívajú sa body topenia čistých kovov (Sn 231,9 O C, Cd 320,9 O C, Ag 960 O C..) na DTA krivke sa prejavujú endotermickým efektom

Priama termická analýza (TA) krivky chladnutia a ohrevu najstaršia a najjednoduchšia metóda. * princíp: meranie teploty vzorky pomocou termočlánku, vzorka je rovnomerne zohrievaná alebo ochladzovaná. V oblasti teplôt, kde dochádza k fázovým premenám je rovnomerný priebeh teploty porušený v dôsledku spotrebovania alebo uvoľnenia tepla (teplota zlomu). z priebehu kriviek možno usúdiť k akým skupenským, resp. alotropným premenám vo vzorke došlo Obr. 6 Krivky chladnutia Obr. 7 Krivka chladnutia železa

konštruovanie fázového diagramu zliatin krivky chladnutia jednotlivých čistých látok (1,9), a zliatin (2-8) so známym zložením Obr. 8 Fázový diagram zostrojený na základe kriviek chladnutia

konštruovanie fázového diagramu zliatin v skutočnosti konštruovanie fázového diagramu nie je také jednoduché (napr. v zliatine CuMg je Cu a Mg v dvojakom stechiometrickom zložení (Cu 2 Mg a CuMg 2 ) Obr. 9 Fázový diagram Cu a Mg nevýhodou priamej termickej analýzy na priebeh kriviek má vplyv nerovnomernosť ochladzovania, resp. zohrievania

Derivačná termická analýza (DTA) rýchlostné krivky teplotnej zmeny vzorky dt/dt, resp. jej reciprokej hodnoty tým viac sa približujú skutočnosti, čím menší je teplotný rozdiel pri zostrojovaní kriviek Obr. 10 Krivka chladnutia (1) na základe ktorej bola zhotovená Osmondova krivka (2)

Termogravimetria (TG) zmeny hmotnosti vzorky prebiehajú pri chemických (oxidácia, tepelný rozklad) a fyzikálnych premenách (desorpcia, sublimácia, vyparovanie) princíp: kontinuálne meranie zmien hmotnosti vzorky prvé termováhy zostrojil Nerst a Riesenfeld (1904) záznam v podobe čísel Brill (1905) prvá termogravimetrická krivka typy váhových systémov: - váhy, ktoré sa otáčajú na brite - váhy, ktoré sa pohybujú v bode podpery - pružinové - torzné Obr. 11 TG krivky hydrargilitu merané: 1 vo vákuu, 2 pri postupnom izotermickom ohreve (vzduch) 3 pri konštantnej rýchlosti ohrevu (vo vzduchu)

Diferenčná termická analýza (DTA) dynamická tepelná analytická metóda zmeny tepelných efektov počas programovaného ohrevu, resp. chladenia vzorky merajú sa teplotné rozdiely medzi skúmanou látkou a inertným materiálom Quíz: Aký je rozdiel medzi kalorimetriou a DTA? Pri kalorimetrickej metóde sa určuje tepelné zafarbenie študovanej látky za statických podmienok. - u inertnej látky počas chladenia nedochádza k chemickým ani fyzikálnym zmenám! Obr. 12 Princíp DTA metódy podľa Roberts-Austena 1 vzorka, 2 inertná látka, 3,4 termočlánky, 5 T galvanometer, 6 T galvanometer

endotermický dej topenie, var, sublimácia, desorpcia, zmena magnetických vlastností, zmena modifikácie, chemický rozklad, reakcie v tuhom skupenstve a tavenine exotermický dej kryštalizácia, adsorpcia, zmena magnetických vlastností, zmena modifikácie, oxidačný rozklad, reakcie v tuhom skupenstve a v tavenine Kvantitatívne a kvalitatívne hodnotenie DTA kriviek aktívna hmotnosť látky M dh T =. k dt tepelné množstvo uvoľnené, resp. pohltené pri premene tepelná vodivosť vzorky = inertného materiálu

M = k H c Tdt a Hmotnosť, množstvo aktívnej zložky alebo uvoľneného tepla je úmerné ploche ohraničenej DTA píkom a základnou čiarou Obr. 13 DTA krivka stanovenie zmeny entalpie: vedľa skúmanej látky sa zaznamenáva aj DTA krivka takej látky, u ktorej poznáme teplo premeny a z pomeru plochy vzorky a z plochy kalibračnej krivky zistíme veľkosť entalpickej zmeny