氣氛對熱對熱重結果有明顯的影響。
對于有氣體逸出的反應或試樣與氣氛的組分的反應,爐子氣氛有顯著的影響。從熱力學看,一個有氣體(例如二氧化碳)產生的反應,且處于該氣體的一定分壓下,只有當離解壓力等于或超過該氣體的分壓時,分解反應才能發生。分壓增高,離解溫度移向更高溫度。
每種物質只有在一定的壓力、溫度和氣氛組成的條件下,才是穩定的。按照熱力學第二定律,如果改變任一參量,體系就會發生變化,并將呈現一新的平衡態。利用DTA可以跟蹤所有吸、放熱反應,反應時的能量變化可能是一個或多個反應的結果。在實驗過程,由于發生反應而使試樣周圍的氣氛狀態,即氣氛的組成、分壓有變化。因而可采用一種可控制的動態氣氛,使氣流通過爐子或直接通過試樣。不過當樣品支持器的形狀比較復雜時,如欲觀察試樣在氮氣下的熱解等,則須預抽空,而后在較穩定的氮氣流下進行實驗。不然支持器死角殘存的空氣對結果有嚴重影響。
控制氣有助于深入了解反應過程的本質。使用動態氣氛更易于識別反應類型和釋放的氣體,以及對數據的定量處理。為防止試樣飛濺,有時采用密封容器,這樣就會有礙氣體反應產物的擴散和逃散,使環境氣氛不能充分接近試樣。用一層惰性物質覆蓋試樣也會產生類似的效果。但目前有不少DTA實驗是在非控制氣氛,即直接在實驗室氣氛條件下進行的,這種氣氛的水分、二氧化碳含量不是固定不變的,這對碳酸鹽的分解溫度可能有幾十度的影響。因此,考慮所有這3個變量,即溫度、壓力和氣相組成對反應的影響是十分重要的。
下面對氣氛做簡單的介紹:
1)靜態氣氛與動態氣氛
若為靜態氣氛則產物的分壓有更加明顯的影響,使反應向高溫移動,并且要受升溫速率的影響;動態氣氛則分壓影響較小。
2)氣氛的種類
氣氛的種類可概括為
(1)空氣 (最一般的氧化氣氛)
(2)N2, Ar, He (惰性氣氛)
(3)H2,CO (還原性氣氛)
(4)O2 (強氧化性氣氛)
(5)CO2 (從試樣生成的,或與試樣反應產生的)
(6)Cl2,F2等 (腐蝕性氣體)
(7)水蒸氣
(8)以上氣體的混合氣氛
(9)減壓、真空、高壓
3)氣氛的流量
改變實驗的氣氛條件應注意到如下各點:
(1)氣氛與熱電偶、試樣容器及氣路其它部件所用的材料是否有某種反應。
(2)要防止爆炸和中毒的危險。
(3)確認產物氣對測定結果有嚴重影響,則應排出(特別是水蒸汽)。
(4)由于氣氛氣的熱傳導之差,爐內的溫度分布和熱傳遞特性是否有所改變。