Heat capacity measurement by modulated DSC at constant temperature

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Abstract

The mathematical equations for step-wise measurement of heat capacity (C _p ) by modulated differential scanning calorimetry (MDSC) are discussed for the conditions of negligible temperature gradients within sample and reference. Using a commercial MDSC, applications are evaluated and the limits explored. This new technique permits the determination ofC _p by keeping the sample continually close to equilibrium, a condition conventional DSC is unable to meet. Heat capacity is measured at ‘practically isothermal condition’ (often changing not more than ±1 K). The method provides data with good precision. The effects of sample mass, amplitude and frequency of temperature modulation were studied and methods for optimizing the instrument are proposed. The correction for the differences in sample and reference heating rates, needed for high-precision data by standard DSC, do not apply for this method.

Zusammenfassung

Die mathematischen Gleichungen für die stufenweise Messung der Wärmekapazität (C _p ) mit modulierter Differential kalorimetrie (MDSC) werden für die Bedingung eines vernachlässigbar kleinen Temperaturgradierten in Probe und Referenzsubstanz diskutiert. Diese neue Technik ermöglicht die Bestimmung vonC _p ohne die Probe wesentlich vom Gleichgewicht zu entfernen, eine Bedingung die conventionelles DSC nicht erreichen kann. Die Wärmekapazität is unter “praktisch isothermer Bedingung” gemessen worden (haäfig innerhalb ±1 K). Diese Methode gibt Daten von guter Qualität. Die Effekte der Probenmasse, Amplitude und Frequenz der Temperaturmodulation wurden untersucht und Methoden für die Optimirung des Instruments werden vorgeschlagen. Die Korrekturen für Unterschiede zwischen Proben-und Refernztemparatur aufheizgeschwindigkeiten die für das normale DSC für Daten von hoher Qualität gebraucht werden, sind für diese Methode nicht nötig.