¿Qué es el análisis térmico diferencial?

El análisis térmico diferencial (DTA) ocurre cuando dos sustancias están expuestas a las mismas temperaturas y cambios térmicos con el tiempo. La prueba típicamente incluye una sustancia de referencia, de la cual se conoce su comportamiento bajo las condiciones de temperatura aplicadas. Otra sustancia está sujeta a las mismas temperaturas y tasas de cambio que la referencia. La muestra puede absorber calor, generalmente significa que es más fría que la referencia, o emitir calor cuando está más caliente que el primer material. Con los datos graficados, los investigadores pueden determinar cómo reaccionan los materiales específicos a ciertas temperaturas, así como a lo largo del tiempo.

Los materiales de referencia generalmente no se funden ni se congelan; necesitan permanecer en un estado estable para que el experimento funcione. Una técnica de análisis térmico diferencial a menudo se realiza colocando cada material en un recipiente separado. Cada contenedor generalmente está en una cavidad separada en el mismo espacio. Los instrumentos llamados termopares se usan generalmente para registrar las diferencias de temperatura entre ambos materiales. Los termopares pueden detectar un cambio de fase, como derretirse o vaporizarse, como una señal.

Otro método de análisis térmico diferencial puede ser el uso de bandejas conductoras, con termopares unidos a ellas, dentro de un horno. Ambos materiales se calientan más a menudo con el tiempo cuando el DTA se lleva a cabo de esta manera. Los resultados de la prueba generalmente se registran utilizando una curva DTA. Se pueden trazar las diferencias de temperatura entre los materiales, o un cambio de temperatura con el tiempo. El gráfico a menudo visualiza el calor de transición latente que ocurre mientras una sustancia cambia de un estado a otro; esto generalmente hace que la temperatura de la muestra sea temporalmente menor que la referencia.

El análisis térmico diferencial a menudo implica analizar muestras a temperaturas más altas que otras formas de análisis térmico. Se puede realizar con materiales como metal, cerámica, vidrio y cerámica. Los materiales de referencia que se usan con frecuencia incluyen carburo de silicio y aluminio. Los estándares de referencia líquidos a veces incluyen aceite de silicio.

La tecnología en el siglo XXI ha combinado el análisis térmico diferencial con la capacidad de detectar pérdidas en la masa del material, así como cambios en la temperatura. Los programas de software pueden monitorear automáticamente el proceso y registrar las mediciones. Antes de una prueba, los instrumentos para el análisis térmico diferencial generalmente deben calibrarse. Un procedimiento de calibración separado ejecuta materiales que se sabe que responden de manera particular en rangos de temperatura dados. Las regulaciones locales y regionales pueden guiar el proceso de calibración para el análisis térmico diferencial en aplicaciones farmacéuticas, alimentarias o ambientales.