Lämpöanalyysi

Lämpöanalyysi on tutkimusmenetelmien ryhmä, jossa tutkittavalle näytteelle kontrolloidaan lämpötilan tai ajan vaikutuksia ja mitataan siihen liittyvää lämpöä, lämpövirtaa tai massan muutoksia. Tavoitteena on characterize ja quantifioida lämpöön ja rakenteeseen liittyviä ilmiöitä, kuten faasimuutoksia, hajoamista, kosteuden poistoa sekä polttoaineiden tai materiaalien lämpöominaisuuksia.

Käytännössä lämpöanalyysi kattaa useita tekniikoita. Yleisimpiä ovat differential scanning calorimetry (DSC), jossa mitataan näytteen lämpövirta suhteessa referenssiin lämpötilan funktiona; tuloksena ovat esimerkiksi sulamispiste, kiteytymispiste ja lasimainen siirtymä (Tg). Diferentiaalinen lämpöanalyysi (DTA) mittaa näytteen ja referenssin välistä lämpötilaaroa faasimuutosten havaitsemiseksi. Termogravimetrinen analyysi (TGA) seuraa massan muutosta lämpötilan funktiona, jolloin voidaan arvioida esimerkiksi haihtumista, hajoamista tai kosteudenpoistoa. Termomekaaninen analyysi (TMA) tutkii näytteen mekaanisten ominaisuuksien muutoksia, kuten lineaarista laajenemista, lämpötilan ja kuorman vaikutuksesta.

Lämpöanalyysillä on sovelluksia erityisesti materiaaleiden tutkimuksessa, elintarvikkeiden laadunvalvonnassa, kemiallisissa ja polttoainejärjestelmissä sekä biotieteissä. Menetelmät ovat usein kvalitatiivisia ja kvantitatiivisia, ja niiden tulkinta edellyttää huolellista calibratioa ja näytteen valmistelua. Yleisimmät tulokset kuvaavat näytteen lämpöenergiaa, lämpökapasiteettia ja faasimuutosten lämpötiloja sekä kestävyyden muutoksia lämpötilan muuttuessa.