[科普中国]-热稳定性

热稳定性，英文表述为 thermal stability。是指该物质的耐热性，物体在温度的影响下的形变能力，形变越小，稳定性越高。

试样在特定加热条件下，加热期间内一定时间间隔的粘度和其它现象的变化。

概念建筑学在周期性热作用下，围护结构或房间抵抗温度波动的能力。

电器的热稳定性是指电器在指定的电路中，在一定时间内能承受短路电流（或规定的等值电流）的热作用而不发生热损坏的能力。

化学在化学方面，热稳定性反映物质在一定条件下发生化学反应的难易程度。物质的热稳定性与元素周期表有关，在同周期中，氢化物的热稳定性从左到右是越来越稳定，在同主族中的氢化物的热稳定性则是从下到上越来越稳定，也就是非金属性越强的元素，其氢化物的热稳定性越稳定。1

生物指的是DNA碱基中G与C之间形成3个氢键而A与T之间形成2个氢键，氢键数越多，其DNA分子的热稳定性越好。

其他试样在特定加热条件下，加热期间内一定时间间隔的粘度和其它现象的变化。1

比较规律1．单质的热稳定性与键能的相关规律

一般说来，单质的热稳定性与构成单质的化学键牢固程度正相关，而化学键牢固程度又与键能正相关。

2．气态氢化物的热稳定性：元素的非金属性越强，形成的气态氢化物就越稳定。同主族的非金属元素，从上到下，随核电荷数的增加，非金属性渐弱，气态氢化物的稳定性渐弱；同周期的非金属元素，从左到右，随核电荷数的增加，非金属性渐强，气态氢化物的稳定性渐强。

3．氢氧化物的热稳定性：金属性越强，碱的热稳定性越强（碱性越强，热稳定性越强）。

4．含氧酸的热稳定性：绝大多数含氧酸的热稳定性差，受热脱水生成对应的酸酐。一般地

①常温下酸酐是稳定的气态氧化物，则对应的含氧酸往往极不稳定，常温下可发生分解；

②常温下酸酐是稳定的固态氧化物，则对应的含氧酸较稳定，在加热条件下才能分解。

③某些含氧酸易受热分解并发生氧化还原反应，得不到对应的酸酐。

5．含氧酸盐的热稳定性：

①酸不稳定，其对应的盐也不稳定；酸较稳定，其对应的盐也较稳定，例如硝酸盐比较稳定

②同一种酸的盐，热稳定性 正盐>酸式盐>酸。

③同一酸根的盐的热稳定性顺序是碱金属盐>过渡金属盐>铵盐。

④同一成酸元素，其高价含氧酸比低价含氧酸稳定，其相应含氧酸盐的稳定性顺序也是如此。2

分析方法仪器1．1 仪器

差热分析仪(DTA)或差示扫描量热计(DSC)：程序升温速率在2～30℃/min范围内，控温精度为土2℃，温差或功率差的大小在记录仪上能达到40%～95%的满刻度偏离。

1．2 样品容器

坩埚；铝坩埚、铜坩埚、铂坩埚、石墨坩埚等，应不与试样和参比物起反应。

1．3 气源

空气、氮气等，纯度应达到工业用气体纯度。

1．4 冷却装置

冷却装置的冷却温度应能达到-50℃。

1．5 参比物

在试验温度范围内不发生焓变。典型的参比物有煅烧的氧化铝、玻璃珠、硅油或空容器等。在干燥器中储存。2

试样2．1 取样

对于液体或浆状试样，混匀后取样即可；对于固体试样，粉碎后用圆锥四分法取样。

2．2 试样量

试样量由被测试样的数量、需要稀释的程度、Y轴量程、焓变大小以及升温速率等因素来决定，一般为1～5mg，最大用量不超过50mg。如果试样有突然释放大量潜能的可能性，应适当减少试样量。2

试验步骤3．1 仪器温度校准按附录A进行，校准温度精度应在土2℃范围内。

3．2 将试祥和参比物分别放入各自的样品容器中，并使之与样品容器有良好的热接触(对于液体试样，最好加入试样重量20%的惰性材料，如氧化铝等)。将装有试样和参比物的样品容器一起放入仪器的加热装置内，并使之与热传感元件紧密接触。

3．3 接通气源，并将气体流量控制在10～50mL/min的范围内(如果在静止状态下进行测量，则不需要通气)。

3．4 根据所用试样的性质来确定试验温度范围。

3．5 按4．1条的要求调整y轴量程。

3．6 启动升温控制器，控制升温速率在10～30℃/min的范围内，记录温差ΔT(或功率差dH/dt与温度T的关系曲线，即DTA曲线(或DSC曲线)。

3．7 如果以10～30℃/min的升温速率进行测量而不能将峰分辨开时，可以采用低于10℃/min的升温速率。2

陶瓷的热稳定性测试原理陶瓷的热稳定性取决于坯釉料的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、制备方法、成型条件及烧成制度等应素以及外界环境。由于陶瓷内外层受热不均匀，坯釉的热膨胀系数差异而引起陶瓷内部产生应力，导致机械强度降低，甚至发生开裂现象。一般陶瓷的热稳定性与抗张强度成正比，与弹性模量、热膨胀系数成反比。而导热系数、热容、密度也在不同程度上影响热稳定性。

釉的热稳定性在较大程度上取决于釉的膨胀系数。要提高陶瓷的热稳定性首先要提高釉的热稳定性。陶坯的热稳定性则取决于玻璃相、莫来石、石英及气孔的相对含量、粒径大小及其分布状况等。陶瓷制品的热稳定性在很大程度上取决于坯釉的适应性，所以它也是带釉陶瓷抗后期龟裂性的一种反映。

陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度，接着放入适当温度的水中，判定方法为

(1) 根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时，所经受的热变换次数；

(2) 经过一定的次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性；

(3) 试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性，温差愈大，热稳定性愈好。

本实验采用试样出现裂纹时，平均经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性。3

实验过程1. 将10个合格的试样放入样品筐内，并置于炉膛中。 2. 连接好电源线、热电阻和接地线。 3. 连接好进水管、出水管及循环水管。 4. 给恒温水槽中注入水。5. 打开电源开关，指示灯亮，将炉温给定值及水温给定值调至需要位置（在水温控制中，下限控制压缩机、上限控制加热器，上限设定温度≤下限设定温度）。 6. 打开搅拌开关，指示灯亮，搅拌机工作。 7. 根据需要选择“单冷”，“单热”或“冷热”。（a：“单冷”即仪器只启动制冷设备，超过给定温度时，自动制冷至给定温度后自动停止。 b：“单热”即仪器只启动加热设备，低于给定温度时自动加热至给定温度后自动停止。 c：“冷热”即当水温超过给定温度，仪器自动制冷，当水温低于给定温度，仪器自动加热，保证水温在所需温度处。）8. 接好线路并检查一遍，接通电源以2℃/分的速度升温。9. 当温度达到测量温度时，保温15分钟（使试样内外温度一致）后，拨动手柄，使样品筐迅速坠入冰水中，冷却5分钟。如没有冰水，试样坠入冷水中。每坠入一次试样，就要更换一次水，目的使水温保持不变。10. 从水中取出试样，擦干净，不上釉和上白釉试样放在品红酒精溶液中，检查裂纹。上棕色釉试样放在薄薄一层氧化铝细粉的盘内，来回滚动几次或手拿着试样在氧化铝粉上擦几次，检查是否开裂（如开裂，表面有一条白色裂纹），并详细记录。将没有开裂的试样放入炉内，加热到下次规定的温度（每次间隔20℃），重复试验至十个试样全部开裂为止。3

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学