THERMIQUE ANALYSE

L'analyse thermique simple

L'analyse thermique simple consiste à mesurer, en fonction du temps, la température d'un échantillon placé dans une enceinte, chauffée ou refroidie selon un programme de températures déterminé. Les accidents de la courbe d'échauffement ou de refroidissement mettent en évidence les transformations de l'échantillon donnant lieu à des phénomènes thermiques.

Les applications principales concernent l'établissement des diagrammes de phase ainsi que l'étude de réactions dans l'état solide.

L'analyse thermique différentielle (ATD)

L'analyse thermique différentielle permet d'enregistrer, en fonction du temps ou de la température, la différence de température entre l'échantillon et un milieu de référence lorsque ceux-ci sont placés dans une enceinte soumise à un programme de températures déterminé. Elle est généralement plus riche de renseignements que l'analyse thermique simple en raison du montage différentiel des thermocouples qui lui confère forcément une plus grande sensibilité.

On peut considérer deux groupes principaux d'appareils d'après la réalisation du contact thermique des soudures des thermocouples avec l'échantillon et le milieu de référence.

Le premier groupe rassemble les appareils de moyenne sensibilité. Ils donnent une indication globale sur les phénomènes thermiques qui prennent naissance dans l'échantillon. Le thermocouple est alors disposé dans celui-ci, isolé, si besoin est, par une gaine protectrice, souvent en platine ou en alumine. Les prises d'essai nécessaires pour une expérience s'élèvent d'une centaine de milligrammes à plusieurs grammes suivant les montages.

Le second groupe rassemble des dispositifs d'une sensibilité élevée, dans lesquels la réalisation du contact thermique entre la soudure du thermocouple et l'échantillon a été étudiée pour obtenir une réponse très rapide aux phénomènes thermiques caractéristiques de l'échantillon. Les différents montages s'inspirent soit des travaux de S. L. Boersma (1955), où la soudure du thermocouple est appliquée sous le creuset qui contient la substance étudiée, soit des travaux de C. Mazières (1961), où l'échantillon est placé à l'intérieur même de la soudure, usinée à cet effet. La prise d'essai est toujours très faible, de l'ordre du milligramme.

Cette technique trouve de nombreuses applications en chimie minérale et organique, ainsi que dans l'étude des polymères. L'industrie pharmaceutique et l'industrie textile y ont aussi recours pour le contrôle des fabrications.

La relation de proportionnalité entre l'aire d'un pic d'ATD et la quantité de chaleur dégagée ou absorbée par l'échantillon, elle-même proportionnelle à l'enthalpie de la réaction considérée, conduit à des applications quantitatives intéressantes. La précision reste assez médiocre pour les appareils peu sensibles (de 10 à 20 p. 100), mais elle augmente avec la sensibilité et peut atteindre 3 à 5 p. 100. L'adjonction au montage de Boersma d'un dispositif à compensation de puissance destiné à maintenir à tout moment l'égalité de la température de l'échantillon et celle du milieu de référence offre la possibilité d'effectuer des mesures microcalorimétriques, à température variable, d'une bonne précision (de 1 à 2 p. 100) et d'une manière beaucoup plus rapide qu'avec les techniques calorimétriques traditionnelles.