--- title: "热重分析怎样把失重与气体托力分开" description: "热炉里的样品变轻，天平却同时感受气体浮力与漂移。空坩埚、升温速度和气氛的比较，让失重曲线有了可解释的来历。" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/thermogravimetric-analyzer/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/instruments/thermogravimetric-analyzer/" last_modified: "2026-11-03" --- [物理仪器怎样测量](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/) 走进仪器 # 热重分析怎样把失重与气体托力分开 把一点粉末挂进热炉，边加热边称量，就能知道它何时开始失去物质。但天平也在感受周围的气体。先量清空坩埚怎样随温度改变读数，剩下的质量变化才容易解释。这正是热重分析里看似简单、却决定结果的一步。 Sandbox Physics · 2026-11-03 ## 样品在炉内，天平留在较冷的地方 普通天平称好一次就结束，热重分析仪要在流动气体里连续称量，有时一路加热到很高温度。细悬挂件把坩埚放进炉内，精密称量机构留在较冷的上方。气体带走逸出物，另一路保护气还会阻止热炉里的气体进入天平。 样品变轻后，平衡梁只需偏离一点，位置传感器就会察觉。反馈电路改变线圈电流，用电磁力把梁拉回原来的位置。连续记下补偿电流，再经已知质量标定，便得到随时间变化的称量信号。 来源：[1] ## 空坩埚加热也会改变读数 气体像水一样，会托起浸在其中的物体。托力很小，微量天平仍能分辨。温度升高，气体密度下降，坩埚受到的托力随之减小。即使坩埚一粒材料也没掉，读数仍可能略微上升。 托力取决于排开的气体体积，坩埚、悬挂件和样品都占了一份。先按同样气氛、流量和热程序量空坩埚，可以扣去支架浮力以及可重复漂移。样品自己多排开的那一点气体，还需要知道它的体积才能修正。若样品放出大量气体，附近密度也可能改变，校正就进一步依赖气体如何被带走。 来源：[2] [3] ## 质量与失重速度回答不同的问题 设想十毫克样品最后稳定在七毫克，两段平台相差三毫克，直接说明离开了多少质量。再看每分钟减少多少，就能找出失重最快的时段。这条速率曲线常称为失重导数曲线，峰顶指向那次实验里最活跃的一刻。 把温度也同时记下来，便可说峰出现在什么样温。这里要跟着样品本身走：炉体在加热，样品吸热，热量传入需要时间，程序显示的温度可能已经领先。提高升温速度，这些温度之间的距离往往更明显。 来源：[1] ## 升温速度和周围气体会一起改写过程 反应在高温通常更快，却也需要时间。慢慢加热时，样品在较低温度已经能反应一会儿；快速扫过同样温区，来不及完成的部分会留到更高温。两次最终失重可以相近，最快失重的温度仍会不同。 周围气体还能参与反应。某些分解会放出二氧化碳，二氧化碳积得越多，逆向反应越容易抵消正向分解。实验中增加二氧化碳比例，就能把失重推向高温。气流带走产物的快慢也有影响，气氛与流量都属于实验条件。 给定一个单步反应模型，可以让同一组速率参数同时解释几种升温曲线，再拿一条未参加拟合的曲线试预测。只在一个恒温点观察衰减，往往只能知道那个温度下反应有多快；描述温度敏感程度的活化能，还需要不同温度下的变化来帮助确定。 来源：[4] ## 失去三毫克，还要追问是什么离开了 水蒸发、溶剂挥发和固体分解，都可能留下相似的失重台阶。几个过程重叠时，也可能合成一个峰。温度、气氛和速率比较缩小了解释范围；要知道逸出的是水、二氧化碳还是别的分子，可以把出口气体送入红外光谱仪或质谱仪。热天平给出质量变化，气体分析接着回答离开了什么。 来源：[1] ## [看空坩埚与样品怎样分别改变读数](https://sandboxphysics.com/zh/labs/thermogravimetric-analyzer/) 转动气阀，比较氮气与产物气氛，再用独立升温程序检查预测。 悬挂式热天平的合成单步放气模型，连同有限热响应、浮力、匹配空白和条件动力学。 ## 来源与延伸阅读 1. [TA Instruments, TGA 2950 Thermogravimetric Analyzer, TA031B](https://www.tainstruments.com/pdf/literature/TGA_2950.pdf) 技术、工作原理与吹扫系统页：零位平衡、力补偿电流、受控气氛和邻近热电偶。配图采用合成悬挂式架构，不复刻该产品或采用其性能指标。 2. [Setaram, TN745 Hang-down thermogravimetric analysis technology](https://setaramsolutions.com/app/uploads/sites/2/2026/01/TN745-Hang-down-thermogravimetric-analysis-TGA-technology.pdf) 浮力、细悬挂件及空白相减部分：气体密度、支架和样品排气体积以及重复性进入称量校正。不采用产品间优劣宣传。 3. [Füglein and Schmölzer, TGA Measurements By Means of the BeFlat Correction, NETZSCH (2012)](https://analyzing-testing.netzsch.com/en-US/application-literature/tga-measurements-by-means-of-the-beflat-correction/) 引言和空白测定：按相同温度、流量和气氛单独测量空坩埚。不模拟专有自动校正或采用其数值性能。 4. [Moukhina et al., Kinetic Analysis of Pressure-Dependent Reactions in Solids, NETZSCH OnSet 29 (2025), pp. 18–20](https://kinetics.netzsch.com/_Resources/Persistent/6/4/a/a/64aa07e8813a8fc6f61aecf0397583111fae8136/Kinetic%20Analysis%20of%20Pressure-Dependent%20Reactions%20in%20Solids%20OnSet_29.pdf) 二氧化碳对可逆分解的影响及升温速率比较。教学例子采用声明的正向抑制规律，不采用文献碳酸钙数据或完整可逆反应拟合。 [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/) [差示扫描量热怎样读懂一个熔化峰](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/differential-scanning-calorimeter/) [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/)