Thermische Analyse

Die Thermische Analyse ist eine Untersuchungsmethode zur Messung von physikalischen und chemischen Eigenschaften von Elementen und Verbindungen.

Einteilung

Bei der dynamischen Thermischen Analyse wird der zu untersuchende Stoff langsam, d.h. im Thermodynamischen Gleichgewicht, erhitzt beziehungsweise abgekühlt. Gleichzeitig ermittelt ein Thermoelement ständig die Temperatur.

Verfahren der dynamischen Thermischen Analyse sind Thermogravimetrie, Dynamische Differenzkalorimetrie, Differential-Thermoanalyse und die Emissionsgas-Thermoanalyse.

Die statische Thermische Analyse wird unter anderem in der Mineralogie gebraucht. Die zu untersuchende Mineralprobe wird dabei über Stunden oder Tage auf eine konstante Temperatur gebracht. Während dieser Zeit wird der Wasser- beziehungsweise Glühverlust erfasst und aufgezeichnet.

Auf diese Weise lassen sich Umwandlungspunkte von fest nach flüssig bis gasförmig (Schmelz- und (Siedepunkt) bei Temperaturänderungen ermitteln. (siehe auch: Aggregatzustand)

Bedeutung für die Werkstoffkunde

Abkühlkurven verschiedener Stoffe

Von besonderem Interesse sind bei Metallen, Legierungen und Kunststoffen die Übergänge von fest nach flüssig sowie eventuelle Temperaturänderungen im festen Zustand, da sich auch Umwandlungen des Kristallsystems durch Haltepunkte bemerkbar machen. Kristallsystem-Umwandlungen lassen sich nutzen, um Metalle und Legierungen zu härten.

Die Messergebnisse werden in Temperatur-Zeit-Diagramme eingetragen. Die miteinander verbundenen Punkte ergeben die Aufheiz- beziehungsweise Abkühlkurven.

Die nebenstehenden Abkühlkurven sind beispielsweise charakteristisch für amorphe Stoffe (1), ein reines Element bzw. ein Eutektikum (2), eine Legierung mit Mischkristallbildung (3) und eine naheutektische Legierung (4)
Kurven 2,3 und 4 siehe auch Legierung

Literatur

• DIN 51004: Thermische Analyse (TA); Bestimmung der Schmelztemperaturen kristalliner Stoffe mit der Differenzthermoanalyse (DTA) (1994)
• DIN 51005: Thermische Analyse (TA) - Begriffe (2005)
• DIN 51006: Thermische Analyse (TA) - Thermogravimetrie (TG) - Grundlagen 82005)
• DIN EN ISO 11357-1: Kunststoffe - Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC) - Teil 1: Allgemeine Grundlagen (2009)
• DIN 53765: Prüfung von Kunststoffen und Elastomeren; Thermische Analyse; Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK) (1994)
• Ehrenstein, Riedel, Trawiel: Praxis der Thermischen Analyse von Kunststoffen. Carl Hanser Verlag, München, ISBN 3-446-22340-1
• W. F. Hemminger, H. K. Cammenga: Methoden der Thermischen Analyse. Springer Verlag Berlin, ISBN 3-540-15049-8
• G. Höhne, W. Hemminger, H.-J. Flammersheim: Differential Scanning Calorimetry - An Introduction for Practitioners. Springer-Verlag Berlin, ISBN 3-540-59012-9
• P. J. Haines: Principles of Thermal Analysis and Calorimetry. The Royal Society of Chemistry, 2002, ISBN 0-85404-610-0
• J. L. Ford, P. Timmins: Pharmaceutical Thermal Analysis - Techniques and Applications. Ellis Horwood Limited, 1989, ISBN 0-7458-0346-6

Weblinks

• IWF - Thermische Analyse
• Thermische Analyse von Polymeren (PDF-Datei; 61 kB)
• BGR - Thermische Analyse