L’analisi termica differenziale (DTA) si verifica quando due sostanze sono esposte alle stesse temperature e alle stesse variazioni termiche nel tempo. Il test include tipicamente una sostanza di riferimento, di cui è noto il comportamento nelle condizioni di temperatura applicate. Un’altra sostanza è soggetta alle stesse temperature e velocità di variazione del riferimento. Il campione può assorbire calore, generalmente il che significa che è più freddo del riferimento, o emettere calore quando è più caldo del primo materiale. Con i dati tracciati, i ricercatori possono determinare come reagiscono materiali specifici a determinate temperature, oltre che nel tempo.
I materiali di riferimento in genere non si sciolgono o congelano; devono rimanere in uno stato stazionario affinché l’esperimento funzioni. Una tecnica di analisi termica differenziale viene spesso eseguita collocando ciascun materiale in un contenitore separato. Ogni contenitore si trova solitamente in una cavità separata nello stesso spazio. Gli strumenti chiamati termocoppie sono generalmente utilizzati per registrare le differenze di temperatura tra i due materiali. Le termocoppie possono rilevare un cambiamento di fase, come la fusione o la vaporizzazione, come segnale.
Un altro metodo di analisi termica differenziale può essere l’uso di pentole conduttive, con termocoppie attaccate ad esse, all’interno di un forno. Entrambi i materiali sono più spesso riscaldati allo stesso modo nel tempo quando DTA viene eseguito in questo modo. I risultati del test vengono generalmente registrati utilizzando una curva DTA. È possibile tracciare le differenze di temperatura tra i materiali o un cambiamento di temperatura nel tempo. Il grafico visualizza spesso il calore latente di transizione che si verifica mentre una sostanza cambia da uno stato all’altro; questo di solito fa sì che la temperatura del campione sia temporaneamente inferiore al riferimento.
L’analisi termica differenziale spesso comporta l’analisi dei campioni a temperature più elevate rispetto ad altre forme di analisi termica. Può essere condotto con materiali come metallo, ceramica, vetro e ceramica. I materiali di riferimento spesso utilizzati includono il carburo di silicio e l’alluminio. Gli standard di riferimento liquidi a volte includono olio di silicio.
La tecnologia del 21° secolo ha combinato l’analisi termica differenziale con la capacità di rilevare la perdita di massa del materiale e il cambiamento di temperatura. I programmi software possono monitorare automaticamente il processo e registrare le misurazioni. Prima di un test, gli strumenti per l’analisi termica differenziale devono generalmente essere calibrati. Una procedura di calibrazione separata esegue materiali noti per rispondere in un modo particolare su determinati intervalli di temperatura. Le normative locali e regionali possono guidare il processo di calibrazione per l’analisi termica differenziale in applicazioni farmaceutiche, alimentari o ambientali.