مبدأ العمل وتطبيق محلل قياس الحرارة الحراري

تستطيع أجهزة التحليل الوزني الحراري قياس التغير في كتلة المادة أثناء التسخين، وبالتالي تحليل الاستقرار الحراري للمادة. وهي تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل علم المواد والفيزياء. تقدم هذه المقالة بشكل أساسي مبدأ عمل أجهزة التحليل الوزني الحراري وتطبيقاتها.

I. مبدأ عمل المحلل الوزني الحراري

يتكون المحلل الوزني الحراري بشكل أساسي من الأجزاء التالية: الميزان، فرن التسخين، نظام التحكم في درجة الحرارة، نظام التحكم في الغلاف الجوي، نظام جمع البيانات وتحليلها. المبدأ الأساسي للمحلل الوزني الحراري هو قياس التغير في كتلة العينة أثناء التسخين بواسطة ميزان دقيق. توضع العينة في بيئة تسخين خاضعة للرقابة. مع ارتفاع درجة الحرارة، ستخضع العينة لتغيرات فيزيائية وكيميائية، مثل التطاير أو التحلل أو الأكسدة أو الاختزال. من خلال تسجيل منحنى كتلة العينة المتغيرة مع درجة الحرارة (منحنى الوزني الحراري)، يمكن الحصول على معلومات مثل الاستقرار الحراري وخصائص التركيب والتحلل للعينة.

II. تطبيق المحلل الوزني الحراري

1. علم المواد

(1) مواد البوليمر: في أبحاث البوليمر، يتم استخدام أجهزة التحليل الحراري الوزني لتقييم الاستقرار الحراري ودرجة حرارة التحلل والكتلة المتبقية للبوليمرات. من خلال التحليل الحراري الوزني، يمكن تحديد سلوك التحلل الحراري للبوليمرات عند درجات حرارة مختلفة، وبالتالي توجيه تعديل المواد وتطبيقها.

(2) المواد المركبة: تتكون المواد المركبة عادة من مكونات متعددة. يمكن أن يساعد التحليل الوزني الحراري في دراسة الاستقرار الحراري وخصائص التحلل لمكوناتها، وفهم التغيرات الكتلية لكل مكون أثناء عملية التسخين، وتحسين عملية صياغة وتصنيع المواد المركبة.

2. الكيمياء والفيزياء

(1) المركبات غير العضوية: تستخدم أجهزة التحليل الوزني الحراري في الكيمياء غير العضوية لدراسة عملية التحلل الحراري للمركبات مثل أكاسيد المعادن والكربونات والكبريتات. ومن خلال التحليل الوزني الحراري، يمكن تحديد درجة حرارة التحلل ومنتجات هذه المركبات، مما يوفر بيانات ترموديناميكية مهمة للتفاعلات الكيميائية غير العضوية.

(2) أبحاث المحفزات: في أبحاث المحفزات، يتم استخدام التحليل الوزني الحراري لتقييم الاستقرار الحراري للمحفزات ومحتوى المكونات النشطة. يمكن أن يساعد التحليل الوزني الحراري في فهم آلية إبطال مفعول المحفزات في ظل ظروف التفاعل وتوفير مرجع لتصميم المحفزات وتحسينها.

3. العلوم البيئية

(1) معالجة النفايات الصلبة: يستخدم التحليل الوزني الحراري لدراسة خصائص التحلل الحراري للنفايات الصلبة وتقييم جدوى وكفاءة طرق معالجة النفايات المختلفة. على سبيل المثال، يمكن دراسة سلوك التحلل الحراري للقمامة أثناء حرق القمامة عن طريق التحليل الوزني الحراري للمساعدة في تحسين عملية الحرق.

(2) تحليل التربة والرواسب: تستخدم أجهزة التحليل الوزني الحراري أيضًا لتحليل المحتوى العضوي وغير العضوي في التربة والرواسب، ودراسة سلوك التحلل الحراري للمواد العضوية في التربة، وتوفير أساس علمي لمكافحة التلوث البيئي وإصلاح التربة.

إن إتقان مبدأ عمل وطريقة تطبيق أجهزة التحليل الوزني الحراري له أهمية كبيرة في البحث العلمي والممارسة الهندسية. ومن خلال التحسين المستمر وتطبيق تقنية التحليل الوزني الحراري، يمكن للباحثين الحصول على فهم أعمق للخصائص الحرارية للمواد وتعزيز تطوير وابتكار المجالات ذات الصلة.