Analyse thermique
L'analyse thermique est une série de techniques qui mesure l'évolution, en fonction de la température, du temps et de l'atmosphère, d'une grandeur physique ou chimique d'un matériau minéral ou organique.
L'analyse thermique peut être simple ou différentielle selon que la mesure de la grandeur physique considérée est effectuée directement ou par comparaison avec le comportement d'un échantillon de référence ne subissant pas de modification de la grandeur physique dans le domaine de température étudié[1].
L'analyse thermique peut être aussi statique ou dynamique selon que la mesure est effectuée en régime isotherme ou bien pendant l'échauffement ou le refroidissement progressif de l'échantillon.
Les mesures peuvent avoir lieu dans un gaz réactive comme l'air ou dans un gaz inerte comme le diazote ou l'hélium, avec ou sans débit de gaz.
Les méthodes d'analyse thermique peuvent être utilisées seules ou couplées avec d’autres méthodes d'analyse comme la spectrométrie (IR, RMN, MS…).
Le tableau suivant présente quelques méthodes d'analyse thermique.
| Nom de la méthode en français | Nom de la méthode en anglais | Grandeur mesurée en fonction de la température |
|---|---|---|
| Analyse thermodifférentielle (DTA) | Differential Thermal Analysis (DTA) | Caractéristiques thermiques : température |
| Calorimétrie différentielle à balayage | Differential Scanning Calorimetry (DSC) | Caractéristiques thermiques : enthalpie |
| Analyse thermogravimétrique (ATG) | ThermoGravimetric Analysis (TGA) | Masse |
| Analyse thermomécanique (ATM) | ThermoMechanical Analysis (TMA) | Caractéristiques mécaniques |
| Analyse thermodilatométrique ou Dilatométrie | Thermal Dilatometric Analysis (TDA) ou Dilatometry (DIL) | Dimensions |
| Analyse mécanique dynamique (AMD) | Dynamic Mechanical (Thermal) Analysis (DM(T)A) | Caractéristiques mécaniques : raideur mécanique[2], facteur d'amortissement… |
| Analyse diélectrique ou Analyse thermique diélectrique | Thermoelectrometry : Dielectric thermal analysis (DEA ou DETA) | Caractéristiques électriques : permittivité diélectrique |
| Analyse des gaz émanents | Evolved Gas Analysis (EGA) | Produits gazeux de décomposition |
| Thermosonimétrie et thermoacoustimétrie | Thermosonimetry et thermoacoustimetry | Caractéristiques acoustiques |
| Thermoptométrie | Thermoptometry | Caractéristiques optiques |
| Thermomagnétométrie | Thermomagnetometry | Caractéristiques magnétiques |
| Réduction à température programmée | Temperature-programmed reduction | Réductibilité des espèces oxydes |
Le tableau suivant donne quelques propriétés mesurées selon la méthode utilisée.
| Type de transformation | Propriété mesurée | DTA | DSC | TGA | TMA | DIL | DM(T)A |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Transformation physique | Transition vitreuse | x | x | x | x | ||
| Cristallisation | x | x | |||||
| Fusion | x | x | x | ||||
| Évaporation | x | x | x | ||||
| Sublimation | x | x | x | ||||
| Coefficient de dilatation | x | x | |||||
| Modules, viscosité et raideur complexes, tangente δ, complaisance complexe J, courbes maîtresses | x | ||||||
| Transformation chimique | Réaction chimique | x | |||||
| Décomposition chimique | x | x | x |
Les résultats des analyses thermiques sont généralement représentés en fonction de la température, mais peuvent aussi être présentés en fonction du temps (cas d’un test en isotherme) ou de la fréquence (cas de la DMA).
Les transformations subies par la matière pendant son traitement thermique peuvent être réversibles (fusion…) ou irréversibles (décomposition…).
Ces transformations peuvent être, entre autres :
- une absorption de chaleur (réaction endothermique) ou un dégagement de chaleur (réaction exothermique) ;
- une augmentation de masse (oxydation…) ou une diminution de masse (décomposition…) ;
- une augmentation de volume (dilatation) ou une diminution de volume (contraction).
Journaux scientifiques
Notes et références
- http://www.gfcombustion.asso.fr/glossaire.php?langue=fr&lettre=A&choix=45#definition.
- Permettant, connaissant les dimensions de l'éprouvette, d'accéder au module de Young E, E', E'', au module de cisaillement G, G', G''.
Liens externes
- Compendium of Analytical Nomenclature : http://old.iupac.org/publications/analytical_compendium/ : Ch 5: Themo Methods
