Determination of some parameters to be utilized in correcting DSC curves for effects due to thermal lag

Abstract

In many applications of differential scanning calorimetry (DSC), notably the determination of specific heat functions, the analysis of reaction kinetics and the determination of purity, the instantaneous differential heat flow and the instantaneous actual sample temperature are required. The measurement of both is influenced in DSC by thermal lag effects, i.e. signal filtering and thermal gradients. A procedure is proposed which permits, under certains experimental conditions, correction of thermal lag by means of characteristic time constants having material and instrumental components. The validity of the results is enhanced by the comparison with those obtained by other authors.

Résumé

Dans de nombreuses applications de l'analyse calorimétrique différentielle, par ex. les déterminations de chaleur spécifique, de cinétiques réactionnelles et de pureté, il est nécessaire de connaÎtre les valeurs instantanées du flux de chaleur différentiel ainsi que la température réelle de l'échantillon. En DSC, la mesure de ces deux valeurs est influencée par des effets d'inertie comme le filtrage du signal et les gradients thermiques. On propose un procédé qui permet, dans certaines conditions expérimentales, de corriger ce retard de transmission du signal thermique par des constantes de temps caractéristiques du matériau et de l'instrument. La validité des résultats est mise en valeur par comparaison avec ceux obtenus par d'autres méthodes.

Zusammenfassung

Bei vielen Anwendungen der Differentialabtastkalorimetrie, besonders bei der Bestimmung der spezifischen WÄrme, der Analyse der Reaktionskinetik sowie bei der Reinheitsbestimmung werden die momentane differentiale WÄrmeströmung und die momentane Probentemperatur benötigt. Die Messung beider Grö\en wird bei der DSC durch thermische Verzögerungs-Effekte, d. h. Signalfiltrierung und thermische Gradienten beeinflu\t. Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, das unter gewissen Versuchsbedingungen die Korrektur des thermischen Verzögerungs-Effekts durch charakteristische, aus Material- und Instrumentalkomponenten bestehende Zeitkonstanten, ermöglicht. Die Gültigkeit der Ergebnisse wird durch Vergleiche mit den von anderen Autoren erhaltenen besonders betont.

РЕжУМЕ

ВО МНОгИх пРИМЕНЕНИь х ДИФФЕРЕНцИАльНОИ скАНИРУУЩЕИ кАлОРИМ ЕтРИИ, ОсОБЕННО пРИ ОпРЕДЕлЕНИИ ФУНк цИИ УДЕльНых тЕплОМк ОстЕИ, АНАлИжЕ кИНЕтИкИ РЕА кцИИ И ОпРЕДЕлЕНИИ ЧИстОты ВЕЩЕстВА, тРЕБУЕтсь ж НАНИЕ МгНОВЕННОгО пЕРЕпАД А тЕплОВОгО пОтОкА И ДЕИстВИтЕльНОИ тЕМ пЕРАтУРы ОБРАжцА. ИжМ ЕРЕНИЕ ОБОИх пАРАМЕтРОВ В Дс к жАтРАгИВАЕтсь тЕРМИЧЕскИМИ ИНДУкц ИОННыМИ ЁФФЕктАМИ, кА к НАпРИМЕР, ФИльтРАцИЕИ сИгНАлА И тЕМпЕРАтУРНыМИ гРАДИЕНтАМИ. пРЕДлОж ЕН МЕтОД, пОжВОльУЩИИ пРИ ОпРЕДЕлЕННых ЁкспЕР ИМЕНтАльНых УслОВИьх пРОВОДИть к ОРРЕктИРОВАНИЕ тЕРМ ИЧЕскОгО жАпАжДыВАНИь пОсРЕД стВОМ хАРАктЕРНых пОстОьН Ных ВРЕМЕНИ, ИМЕУЩИх В ЕЩЕстВЕННУУ И ИНстРУМЕНтАльНУУ к ОМпОНЕНты. ОБОсНОВАННОсть РЕжУ льтАтОВ УсИлЕНА пУтЕ М сРАВНЕНИь с РЕжУльтАтАМИ, пОлУЧЕ ННыМИ ДРУгИМИ АВтОРАМИ.