1. Fiziki-kimyəvi tədqiqat metodlarının təsnifatı Termik analiz üsulları

2. Termik analiz üsulları
Termal analiz müxtəlif tikinti materiallarını öyrənmək üçün fəal şəkildə istifadə olunur - mineral və üzvi, təbii və sintetik. Onun istifadəsi materialda müəyyən bir fazanın mövcudluğunu aşkar etməyə, qarşılıqlı təsir, parçalanma reaksiyalarını təyin etməyə və müstəsna hallarda kristal fazanın kəmiyyət tərkibi haqqında məlumat əldə etməyə kömək edir. Polimineral fraksiyalara bölünmədən yüksək dispersli və kriptokristal polimineral qarışıqların faza tərkibi haqqında məlumat əldə etmək imkanı texnikanın əsas üstünlüklərindən biridir. Termik tədqiqat üsulları maddənin kimyəvi tərkibinin və fiziki xüsusiyyətlərinin sabitlik qaydalarına, xüsusi şərtlərə və digər şeylərə uyğunluq və xarakteristika qanunlarına əsaslanır.
Uyğunluq qanunu deyir ki, xüsusi bir istilik effekti nümunədəki hər hansı bir faza dəyişikliyinə aid edilə bilər.
Xarakteriklik qanunu deyir ki, hər bir kimyəvi maddə üçün istilik effektləri fərdi.
Termal analizin əsas ideyası, müxtəlif fiziki və kimyəvi proseslərdə maddələr sistemlərində və ya xüsusi birləşmələrdə artan temperatur göstəriciləri şəraitində baş verən çevrilmələri, onları müşayiət edən istilik təsirlərinə uyğun olaraq öyrənməkdir.
Fiziki proseslər, bir qayda olaraq, struktur quruluşunun çevrilməsinə və ya sistemin sabit kimyəvi tərkibi ilə birləşmə vəziyyətinə əsaslanır.
Kimyəvi proseslər sistemin kimyəvi tərkibinin çevrilməsinə gətirib çıxarır. Bunlara birbaşa dehidratasiya, dissosiasiya, oksidləşmə, mübadilə reaksiyaları və s.
Əvvəlcə əhəngdaşı və gil süxurlar üçün istilik əyriləri 1886-1887-ci illərdə fransız kimyaçısı Henri Louis Le Chatelier tərəfindən əldə edilmişdir. Rusiyada termal tədqiqat metodunu ilk öyrənənlərdən biri akademik N.S. Kurnakov (1904-cü ildə). Kurnakov pirometrinin yenilənmiş modifikasiyaları (istilik və soyutma əyrilərini avtomatik qeyd etmək üçün aparat) bu günə qədər əksər tədqiqat laboratoriyalarında hələ də istifadə olunur. Qızdırma və ya soyutma nəticəsində öyrənilən xüsusiyyətlərə gəldikdə, istilik analizinin aşağıdakı üsulları fərqləndirilir: diferensial istilik analizi (DTA) - tədqiq olunan nümunənin enerjisinin dəyişməsi müəyyən edilir; termogravimetriya - kütləvi dəyişikliklər; dilatometriya - həcmlərin dəyişməsi; qazın həcmi - qaz fazasının tərkibi dəyişir; elektrik keçiriciliyi - elektrik müqaviməti dəyişir.
İstilik tədqiqatı zamanı eyni vaxtda bir neçə tədqiqat metodu tətbiq oluna bilər, onların hər biri enerji, kütlə, həcm və digər xüsusiyyətlərdəki dəyişiklikləri tutur. İstilik prosesi zamanı sistemin xüsusiyyətlərinin hərtərəfli öyrənilməsi onda baş verən proseslərin əsaslarını daha ətraflı və hərtərəfli öyrənməyə kömək edir.
Ən mühüm və geniş istifadə olunan üsullardan biri diferensial istilik analizidir.
Maddənin temperatur xüsusiyyətlərinin dəyişməsi onun ardıcıl qızdırılması zamanı aşkar edilə bilər. Belə ki, tige eksperimental materialla (nümunə) doldurulur, qızdırılan elektrik sobasına qoyulur və onlar qalvanometrə qoşulmuş sadə termocütdən istifadə edərək tədqiq olunan sistemin temperatur göstəricilərini ölçməyə başlayırlar.
Maddənin entalpiyasının dəyişməsinin qeydiyyatı adi termocütün köməyi ilə baş verir. Ancaq temperatur əyrisində görünmək üçün moda olan sapmaların çox böyük olmadığı üçün diferensial termocütdən istifadə etmək daha yaxşıdır. Əvvəlcə bu termocütdən istifadə N.S. Kurnakov. Özünü qeydiyyatdan keçirən pirometrin sxematik təsviri Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Bu sxematik şəkildə soyuq qovşağı meydana gətirən eyni uclarla bir-birinə bağlanan bir cüt adi termocüt göstərilir. Qalan iki uc, termocüt isti qovşaqlarının temperaturunun artması nəticəsində yaranan elektromotor qüvvə (EMF) dövrəsindəki dəyişiklikləri düzəltməyə imkan verən aparata bağlıdır. Bir qaynar keçid tədqiq olunan nümunədə, ikincisi isə istinad maddəsində yerləşir.

Şəkil 1. Diferensial və sadə termocütün sxematik təsviri: 1 - elektrik sobası; 2 - blok; 3 – tədqiq olunan eksperimental nümunə; 4 - istinad maddəsi (standart); 5 – termocütün isti qovşağı; 6 – termocütün soyuq qovşağı; 7 - DTA əyrisinin fiksasiyası üçün qalvanometr; 8 - temperatur əyrisini təyin etmək üçün qalvanometr.
Tədqiq olunan sistem üçün istilik enerjisinin udulması və ya sərbəst buraxılması ilə əlaqəli bəzi çevrilmələr tez-tez baş verirsə, bu anda onun temperatur indeksi istinad istinad maddəsininkindən çox yüksək və ya aşağı ola bilər. Bu temperatur fərqi EMF-nin dəyərindəki fərqə və nəticədə DTA əyrisinin sıfırdan yuxarı və ya aşağı, yaxud əsas xəttdən kənara çıxmasına gətirib çıxarır. Sıfır xətti x oxuna paralel olan və DTA əyrisinin əvvəlindən çəkilmiş xəttdir, bunu Şəkil 2-də görmək olar.

Şəkil 2. Sadə və diferensial (DTA) temperatur əyrilərinin sxemi.
Əslində, çox vaxt bəzi istilik çevrilmələri başa çatdıqdan sonra DTA əyrisi sıfır xəttinə qayıtmır, lakin ona paralel və ya müəyyən bir açı ilə getməyə davam edir. Bu xətt əsas xətt adlanır. Baza və sıfır xətləri arasındakı bu uyğunsuzluq tədqiq olunan maddələr sisteminin və istinad istinad maddəsinin müxtəlif termofiziki xüsusiyyətləri ilə izah olunur [ 3 ].