--- title: "差示扫描量热怎样读懂一个熔化峰" description: "峰面积在扣除基线后给出相变吸热，峰位还受传热与相变速度影响。两只一起升温的坩埚，把这些差别变成可测的温差信号。" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/differential-scanning-calorimeter/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/instruments/differential-scanning-calorimeter/" last_modified: "2026-11-03" --- [物理仪器怎样测量](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/) 走进仪器 # 差示扫描量热怎样读懂一个熔化峰 熔化峰的面积能告诉我们样品多吸收了多少热，峰顶出现的温度还记着加热有多快。差示扫描量热仪把样品和一只空坩埚放进同一座炉子，比较两侧怎样升温。样品熔化时多要的一份热，会让两侧温差暂时增大，留下一个峰。 Sandbox Physics · 2026-11-03 ## 两只坩埚在同一座炉子里升温 即使没有相变，放了样品的一侧也比空参比多一份热容：把它升高同样的温度，需要更多能量。热从炉体经过有限的热导进入坩埚，样品侧往往会略慢一点，温度稍低。匀速升温一段时间后，这个差别可以相当稳定。 到了熔化附近，进入样品的热有一部分用来改变物态。理想纯物质可以一边吸热、一边几乎不升温，空参比却继续跟着炉体变热。样品侧暂时落后得更多；熔化结束后，升温速度又逐渐跟上。两条温度曲线之间鼓起的差，提供了寻找熔化的信号。 来源：[1] [3] ## 温差通过热导换成热流 热流描述每秒有多少能量通过。热流型仪器让样品与参比通过相似的热路径连接炉体，并用测温结点读取温差。对于经过标定的热网络，两侧温差可以换成热流差，进而比较样品多吸收了多少功率。这里采用吸热向上的方向；换一种符号约定，同样的熔化也可以画成向下的峰。 这类仪器共用炉体，读的是热流差。另一类功率补偿型仪器会分别控制两侧加热，再比较所需电功率。两种结构的曲线都可以讨论相变热，信号经过的物理路径各有不同。 来源：[1] ## 峰下面还压着正常升温的热 看见一个峰，不能把从零线到曲线的整片面积都算给熔化。样品正常升温需要热；两侧温度变化不同时，坩埚储热也不能完全相消。坩埚差别、传感器偏置等还可能给出一条空白信号。空坩埚测量去掉仪器背景，没有相变时应有的升温热流则构成基线。扣好这两部分，才剩下相变的额外吸热。 热流是功率，把它按经过的时间累加，才得到能量。设单位质量相变焓为 $\Delta h$，样品质量为 $m$，校准后的热流差为 $\dot Q$，相应基线为 $\dot Q_{\mathrm{base}}$，时间记作 $t$。在近似恒压且完整收集相变热的条件下，可以这样计算。 假设十毫克样品在相变时每克多吸收八十焦，整份样品就多吸收零点八焦。同一种样品的质量翻倍，完成相变后的总吸热也约翻倍，单位质量的相变焓仍相同。若图的横轴画成温度，积分时还要按实际升温过程把温度间隔换回时间。 $$ \Delta h=\frac{1}{m}\int\left[\dot Q(t)-\dot Q_{\mathrm{base}}(t)\right]dt $$ 基线包含正常升温与所需的仪器储热修正。积分两端应收齐相变信号；有限温差下还要采用匹配的热响应校准。 来源：[1] [2] [3] ## 扫得更快，峰会向后移动 炉体升温加快时，热经过有限热导需要时间，样品温度更容易落后于炉温。若把设定温度或炉温直接当成样品温度，热传递的延迟就会一起进入峰位。记录两只坩埚的实际温度，可以看清这一层差别。 样品自身的转变也可能跟不上。晶体熔化、分子重新排列等过程都有各自的速度；即使已经用样品温度作横轴，快扫时的峰仍可能移动或拖出较长尾部。同样一份完整转变的总吸热可以接近不变，热量进入的时刻却不同。峰顶、约定的起始温度与平衡相变温度，需要分别说明。 来源：[1] [2] ## 尾部和参考样品都要留下 如果峰刚升起来就结束程序，积分得到的只是已经进入的那部分热。停止升温后多等一段时间，样品还可能继续转变；等热流回到稳定基线，再结束采集，才有机会得到完整面积。复杂材料的升温基线也可能随温度改变，解释面积要采用相应的热容假设。 温差读数还需要一把热量和温度的标尺。铟等参考材料具有已知的熔化温度与熔化焓，能帮助检查温度轴和热流灵敏度。NIST在二〇二四年公布的新批次铟认证，把温度测量和量热测量分别建立在可追溯参考上。实际报告还要说明扫描速率、样品质量和基线处理，读者才知道这个峰的面积与位置是在什么条件下得到的。 来源：[2] [1] ## [比较慢扫与快扫的吸热峰](https://sandboxphysics.com/zh/labs/differential-scanning-calorimeter/) 增加样品质量，再提前结束扫描，看看峰面积何时还能解释为完整相变热。 双池热流型DSC与一个有限宽度相变，按保留的电压、测温和空白计算条件焓变。 ## 来源与延伸阅读 1. [NETZSCH, Functional principle of a heat-flux DSC](https://analyzing-testing.netzsch.com/en-US/landingpages/principle-of-a-heat-flux-dsc) 公开的炉体、传感器和双坩埚原理，包含温差测量、热容基线、熔化响应与峰方向约定。不采用专有传感器性能。 2. [Fortin, Herman, Koepke and Splett, NIST SP260-242, Certification of SRM2232a Indium (2024)](https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.260-242.pdf) 正文第一页及表一的认证熔化值；第二点三点一节和图二的温度／焓标定；正文第十四页图六的基线与时间积分。其温度约定与教学模型标注的峰温、能量分位温度分开。 3. [OpenStax University Physics Volume2, section1.4: Heat Transfer, Specific Heat, and Calorimetry](https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/1-4-heat-transfer-specific-heat-and-calorimetry) 热作为能量传递，以及显热和量热的基本关系。用于热学图像；传感器几何与标定另据仪器来源。 [游标怎样读出毫米的零头](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/length-metrology/) [空气也会托住天平上的物体](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/precision-balance/) [Cavendish 怎样量出两个球的引力](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/cavendish-balance/) [液柱究竟在量哪一边的压强](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/manometer/) [杯子也在吸热，怎样量出样品的比热](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/calorimeter/) [转得更费劲，液体就更黏吗？](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/rotational-rheometer/) [管口外的空气怎样改变共振](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/resonance-tube/) [地震仪怎样从机壳里的运动读出地面](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/seismometer/) [电表接上以后，电压为什么变了？](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/electrical-meters/) [检流计归零时，电阻怎样显出读数](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/resistance-bridges/) [电容为什么也会像电感](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/lcr-impedance/) [示波器上的慢波是怎样冒出来的](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/digital-oscilloscope/) [锁相放大器怎样找出埋在噪声里的信号](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/lock-in-amplifier/) [频谱里的小峰会从哪里来](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/spectrum-analyzer/) [网络分析仪怎样把电缆和器件分开](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/vector-network-analyzer/) [石英晶体慢了，怎样判断它是否变重了](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/quartz-microbalance/) [交叉色散怎样把重叠的谱阶铺开](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/echelle-spectrograph/) [只量总亮度，怎样分出许多颜色](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/ftir-spectrometer/) [用一束光量出溶液有多浓](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/uv-vis-spectrophotometer/) [椭偏仪怎样从反射光里读出薄膜厚度](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/spectroscopic-ellipsometer/) [偏振仪怎样看出样品把光混在了一起](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/mueller-polarimeter/) [一颗颗光子怎样告诉我们荧光寿命](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/tcspc-fluorescence-lifetime/) [布里渊显微镜怎样用光听见材料里的声波](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/brillouin-microscope/) [白色积分球怎样比较一盏灯的总输出](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/integrating-sphere-radiometer/) [粉末的圆环怎样显露原子间距](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/powder-xray-diffractometer/) [小角X射线散射怎样从光晕看颗粒](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/small-angle-xray-scattering/) [X 射线荧光为什么要看样品厚度](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/xray-fluorescence-spectrometer/) [原子力显微镜扫出的凸起为什么会变宽](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/atomic-force-microscope/) [小压痕怎样分开硬度与弹性](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/nanoindenter/) [热重分析怎样把失重与气体托力分开](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/thermogravimetric-analyzer/) [金刚石对顶砧怎样从红宝石的光读出压力](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/diamond-anvil-cell/) [金刚石怎样从荧光里读出磁场方向](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/nv-center-magnetometer/)