在熱分析的許多應(yīng)用中,氣氛起著重要作用,因為它可能會影響樣品的性能或引發(fā)反應(yīng)。濕度對建筑材料的影響、藥品和食品的儲存時間,或者對聚合物機械性能的影響,這些都是最常見的例子。
當(dāng)然,林賽斯公司的儀器適用于此類實驗,不過有一個常常令人困惑且必須仔細(xì)考慮的事實:水蒸氣和相對濕度之間的區(qū)別。
相對濕度發(fā)生器最常用于室溫左右的實驗,而水蒸氣的應(yīng)用則發(fā)生在較高溫度下。 當(dāng)水被加熱到沸點或更高溫度時,水會從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),此時它以水蒸氣(蒸汽)的形式存在。如果將這種蒸汽引入任何類型的反應(yīng)室或儀器中,這就被稱為水蒸氣應(yīng)用。 相比之下,在任何給定溫度下,每種氣體都能夠傳輸并包含一定量的(液態(tài))水,這稱為濕度。以空氣為例,即使在水的沸點以下,空氣中也總是含有一定量的水,這定義為濕度等級或相對濕度。
濕度發(fā)生器的典型溫度范圍在室溫至 80 ℃ 之間,可控的相對濕度范圍從 0.2 % 到 98 % 。這可用于熱分析設(shè)備的應(yīng)用中,比如熱膨脹儀、差示掃描量熱儀或同步熱分析儀,尤其適用于食品、藥品、建筑材料或生物過程的分析。
這意味著,相同量的水,或者更準(zhǔn)確地說,空氣中的水蒸氣(每千克空氣中水的克數(shù)),會因溫度的不同而對應(yīng)不同的相對濕度水平,因為大氣容納水蒸氣的能力會隨溫度變化。大氣所能容納的最大水蒸氣量(容納能力)與溫度密切相關(guān),其數(shù)值變化范圍很大,從(在 0 ℃ 以下的溫度時)每立方米幾克到在 100 ℃ 時每立方米約 600 克不等。
可與其他測量設(shè)備聯(lián)用,廣泛應(yīng)用于用于食品、藥品、建筑材料或生物過程的分析。
此應(yīng)用示例展示了水分和濕度對磚塊材料的影響,如下圖的曲線顯示了兩種磚在 20 ℃ 和 60 ℃ 下的等溫線以及樣品吸附的水分含量。此外,從圖 2 可以看到與濕度相關(guān)的熱膨脹系數(shù)(CTE),濕度等級對熱膨脹行為有顯著影響。