Analiza termică diferențială (DTA) are loc atunci când două substanțe sunt expuse la aceleași temperaturi și modificări termice în timp. Testul include de obicei o substanță de referință, a cărei comportament este cunoscut în condițiile de temperatură aplicate. O altă substanță este supusă la aceleași temperaturi și rate de schimbare ca și referința. Eșantionul poate fie absorbi căldură, ceea ce înseamnă în general că este mai rece decât referința, fie poate emite căldură atunci când este mai fierbinte decât primul material. Cu datele care sunt reprezentate grafic, cercetătorii pot determina cum reacționează anumite materiale la anumite temperaturi, precum și în timp.
Materialele de referință de obicei nu se topesc sau îngheață; trebuie să rămână într-o stare de echilibru pentru ca experimentul să funcționeze. O tehnică de analiză termică diferențială se realizează adesea prin plasarea fiecărui material într-un recipient separat. Fiecare recipient este de obicei într-o cavitate separată în același spațiu. Instrumentele numite termocupluri sunt în general folosite pentru a înregistra diferențele de temperatură între ambele materiale. Termocuplurile pot detecta o schimbare de fază, cum ar fi topirea sau vaporizarea, ca semnal.
O altă metodă de analiză termică diferențială poate fi folosirea unor tigăi conductoare, cu termocupluri atașate acestora, în interiorul unui cuptor. Ambele materiale sunt mai des încălzite în mod egal în timp când DTA se efectuează astfel. Rezultatele testului sunt de obicei înregistrate folosind o curbă DTA. Diferențele de temperatură între materiale sau o schimbare a temperaturii în timp pot fi reprezentate grafic. Graficul vizualizează adesea căldura latentă de tranziție care are loc în timp ce o substanță se schimbă de la o stare la alta; aceasta face de obicei ca temperatura probei să fie temporar mai mică decât cea de referință.
Analiza termică diferențială implică adesea testarea probelor la temperaturi mai ridicate decât alte forme de analiză termică. Poate fi realizat cu materiale precum metal, ceramică, sticlă și ceramică. Materialele de referință care sunt adesea folosite includ carbură de siliciu și aluminiu. Standardele de referință pentru lichide includ uneori ulei de siliciu.
Tehnologia secolului 21 a combinat analiza termică diferențială cu capacitatea de a detecta pierderea de masă a materialului, precum și schimbarea temperaturii. Programele software pot monitoriza automat procesul și pot înregistra măsurătorile. Înainte de un test, instrumentele pentru analiză termică diferențială trebuie, în general, să fie calibrate. O procedură de calibrare separată rulează materialele cunoscute că răspund într-un anumit mod pe anumite intervale de temperatură. Reglementările locale și regionale pot ghida procesul de calibrare pentru analiza termică diferențială în aplicații farmaceutice, alimentare sau de mediu.