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1、1第三章 热分析习题3-1 名词解释热重分析、差热分析、差示扫描量热仪、动态热机械分析、潜热、显热、玻璃化转变温度、比热热重分析：用来测量在一定气氛条件和程序控温下样品重量随温度变化的方法。玻璃化转变温度：二级相变。宏观上是指聚合物由玻璃态转变为高弹态的特征温度，在微观上是高分子链段开始运动的温度。显热：在恒压和恒容不作非体积功的条件下，仅因系统温度改变而与环境交换的热称为显热。潜热：在一定温度、压力下系统发生相变时与环境交换的热。TG 热重分析 DSC 差示扫描量热仪 DTA 差热分析 DMA 动态热机械分析3-2 影响热重曲线的主要因素？试推导热重仪器中试样表观增重与气体密度的关系。根据所
2、推导的表观增重公式说明影响表观增重的因素。答：影响热重曲线的主要因素包括：1 仪器因素（1）浮力和对流(2)挥发物的再凝集(3)坩埚与试样的反应及坩埚的几何特性 2 实验条件(1)升温速率(2)气氛的种类和流量 3.试样影响（1）试样自身的结构缺陷情况、表面性质(2)试样用量(3) 试样粒度表观增重（W）： W =WT-W0 WT 对应于 T 温度下的质量；W 0 对应于 T0 温度下的质量W=Vg（ ）= V g（1- T 0/T）00V受浮力作用的（在加热区）试样盘和支撑杆的体积；试样周围气体在 T0 时的密度； T测试时某时刻的温度（K） 。0影响表观增重的因素: V、 、T。3-3 C
3、ahn 秤的主要技术指标。答：Cahn 秤主要技术指标：灵敏度（0.1g） ；最大称重（5g） ；漂移（小于 0.1g/h）3-4 差热曲线基线方程的表达式中，各参数的物理含义？影响差热曲线基线的主要因素？答：( T)a 就是差热曲线基线方程：(T)a= VKCSR式中，K与仪器灵敏度有关的仪器常数 t时间 V升温速度 Cs 试样比热Cr参比样比热 可见影响（T）a 的因素有 Cs、Cr、V 和 K。可见程序升温速度 V 值恒定，才可能获得稳定的基线；Cs 和 Cr 越接近， （T）a 越小，选用参比物时，应使其热容尽可能与试样相近；在程序升温过程中，如果试样的比热有变化， （T）a 也在发生
4、变化；2程序升温速率 V 值越小， （T）a 也越小。3-5 放热或吸热的量与差热峰面积的关系？答：放热或吸热的量与差热峰面积成正比关系3-6 题图 3-6 为高聚物材料的典型 DSC 曲线。标示出高聚物材料 DSC 曲线上主要的变化过程及相应的特征温度。答：题图 3-6 高聚物材料的典型 DSC 曲线3-7 从试样的差热曲线上可获得哪些信息？答：差热曲线上可获得两个基本信息：1 试样吸放热所发生的温度；2 试样吸收或放出的热量的大小。据此，可以获得试样的晶型转变温度、熔融温度、氧化分解温度、玻璃化转变温度及相应热效应的大小。3-8 如何利用试样的 DSC 曲线判断矿石中含 -SiO2？在获得
5、的试样 DSC 曲线上，如果存在 573的晶型转变放热峰，基本可说明含有 -SiO2。在此基础上对试样进行 XRD 分析，如果 XRD 数据也有 -SiO2 的衍射峰，就可以更好地说明试样中是否含有-SiO2。3-9 有一石灰石矿，其粉料的 TG-DSC 联合分析图上可见一吸热谷，其 Tonset 为 880，所对应的面积为3604.184J/g，对应的 TG 曲线上失重为 39.6%，计算：该矿物的碳酸钙含量？（碳酸钙分子量为 100.9）碳酸钙的分解温度？单位质量碳酸钙分解时需吸收的热量？答：该矿物的碳酸钙含量设：石灰石粉料的质量为 m 克，碳酸钙的百分比含量为 x，CO2 气体的质量为
6、y 克，则 CaCO3 的质量为 mx。CaCO3 CaO+CO2 3100.9 44mx y 而ymx410%6.39m9碳酸钙的分解温度的起始温度 Tonset 为 880。单位质量碳酸钙分解时需吸收的热量为 gKJgJ/673.1/9.084363-10 题图 3-10 为一金属玻璃的 DSC 曲线。根据 DSC 曲线，指出该金属玻璃在加热过程中经历的玻璃化转变及析晶过程所对应的特征温度或温度范围。题图 3-10 某金属玻璃的 DSC 曲线答：玻璃化转变温度 384.3；449.9、482.0、547.3均为放热峰，可能为析晶所对应的放热过程。3-11 快速凝固的化学组分为 Al87Ni
7、7Cu3Nd3 金属材料的 XRD、DSC 分析结果分别见题图 3-11。请根据分析结果初步判断是否是金属玻璃，并写出判断依据。该金属玻璃的 Tg 为多少度？该金属玻璃经不同的温度（见图中所标）热处理 1 小时后，随热处理温度的升高晶相种类和组成如何变化？4金属材料 DSC 结果图 不同温度热处理 1 小时后金属材料的 XRD图题图 3-11答：是金属玻璃。依据有两点：1）DSC 图中可见有明显的玻璃化转变温度（Tg ） ，温度高于 Tg 后，可见有明显的吸晶放热峰。2）XRD 衍射图中热处理温度小于等于 110时呈弥散的衍射峰，这是玻璃态物质的特征。Tg=384.3 。由 XRD 图可见，热处理 1 小时后，晶相的种类及组成变化：110时为玻璃态；410析出金属 Al 晶相；500下，出现 Al、Al 3Ni、Al 11Nd3 和 Al8Cu3Nd 四种晶相。3-12 从图中可见，增重 3.37%， Mn3O4 吸氧转变成 Mn2O3 时，其增重为 3.384%，所以可以推测，900时可能的化学式为 Mn2O3。化学反应方程为 4Mn3O4+ O2=6 Mn2O3 只要试样与周围气体在加热过程中发生化合反应，结合气体中的组分，就会发生增重现象。如金属在氧气氛、氮气氛中加热形成氧化物、氮化物等。Al Al 3NiAl 11Nd3 Al 8Cu3Nd
