Mọi quá trình biến đổi trong vật liệu đều xảy ra kèm theo sự biến đổi nhiệt. Nhóm các phương pháp nghiên cứu bằng cách ghi lại những quá trình hoá lý xảy ra khi nung mẫu như: thu - phát nhiệt, biến đổi khối lượng….theo nhiệt độ hoặc thời gian gọi là các phương pháp phân tích nhiệt.
Để tăng độ nhạy khi đo, người ta dùng phương pháp phân tích vi sai (DTA). Đây là phương pháp so sánh biến đổi trong mẫu thử với mẫu chuẩn là mẫu không có hiệu ứng nhiệt trong quá trình nghiên cứu bằng cặp nhiệt điện. Mẫu chuẩn đóng vai trò đối chứng, cân bằng phần nhiệt chỉ dùng tăng nhiệt độ của mẫu cần nghiên cứu.
Hiệu ứng nhiệt ghi nhận sẽ được biểu diễn trên đồ thị mà trục nằm ngang là thời gian hoặc nhiệt độ lò. Trục thẳng đứng là chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu thí nghiệm và mẫu trơ, biểu thị bằng 0
C hoặc 𝜇V. Đường cong DTA ghi nhận chính là chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu thử và mẫu chuẩn theo nhiệt độ hoặc thời gian ∆T = Tmẫuthử − Tmẫuchuẩn .
Nếu trong mẫu thử không xảy ra bất cứ hiệu ứng nhiệt nào, tính chất vật lý của bột mẫu thử và mẫu trơ tương đương, đường ghi nhận sẽ là đường thẳng nằm ngang. Khi trong mẫu thử xảy ra hiệu ứng nhiệt, sẽ có chênh lệch nhiệt độ giữa hai mẫu, đường ghi nhận được sẽ là đường cong hướng lên trên, hoặc xuống dưới so với đường nằm ngang.
Do chênh lệch nhiệt độ giữa hai mẫu đo bằng cường độ dòng của pin nhiệt điện có hai đầu tiếp xúc với cốc chứa mẫu nên chiều ứng với dòng khi hiệu ứng là toả nhiệt hoặc thu nhiệt. Khi có hiệu ứng toả nhiệt, nhiệt độ mẫu thử cao hơn nhiệt độ mẫu trơ, đường cong hướng lên trên. Khi có hiệu ứng thu nhiệt, ngược lại, đường cong hướng xuống dưới.
Thông thường, các hiệu ứng thu nhiệt có mũi hướng xuống dưới, còn hiệu ứng toả nhiệt có mũi hướng lên. Với những thiết bị hiện đại, người ta ghi cả đường cong vi phân 𝑑(𝐷𝑇𝐴𝑑𝑇 )để tiện xác định nhiệt độ xảy ra hiệu ứng (thường là nét mờ).
Trên biểu đồ phân tích, thường có các đường cong phân tích nhiệt vi sai (DTA), tổn thất trọng lượng (TG), tổn thất trọng lượng vi sai (DTG) cùng các thang đo tương ứng.
Dựa vào đường cong phân tích nhiệt vi sai DTA và tổn thất trọng lượng tương ứng, có thể nghiên cứu những biến đổi hoá học và vật lý xảy ra trong mẫu cần nghiên cứu và khoảng nhiêt độ xảy ra hiệu ứng. Những biến đổi xảy ra luôn kèm theo hiệu ứng thu nhiệt hay toả nhiệt thông thường là: kết tinh, phân huỷ, phân huỷ oxi, oxi hoá, khử trong môi trường khí, phản ứng pha rắn, phản ứng oxi hoá – khử, quá trình polime hoá, phát triển tinh thể trong pha thuỷ tinh, sôi, bay hơi, thăng hoa, hấp phụ, biến đổi tại điểm Curie, biến đổi thù hình….
Các quá trình hoá lý xảy ra khi nung mẫu được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt DTA/TGA tại phòng thí nghiệm hoá lý, Khoa Hoá, trường ĐHSP 1 Hà Nội.