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이 방법은 물질을 가열하면 반응이 일어나며, 열이 흡수되거나 방출되면서 반응 및 상변화가 일어난다는 사실을 이용한 것이다. DTA에서 시료의 온도는 시료와 인접하게 놓여 있는 비활성 물질(표준물질로 사용)의 온도와 비교하여 측정한다.

각각 같은 용기에 시료와 표준물질을 넣고 열전쌍의 한쪽은 시료에, 다른 쪽은 비활성 물질에 접촉시켜 가열할 때 생기는 온도차(시차온도)를 이동 차트에 피크로 기록한다.

수반된 열량과 이러한 변화가 일어나는 온도는 원소 또는 화합물 고유의 특성이므로 물질을 확인하는 방법은 표준물질과 미지물질의 DTA 곡선을 서로 비교하여 정성분석을 할 수 있다. 또한 혼합 시료에 존재하는 물질의 양은 도표에 나타나는 피크의 면적과 관계가 있기 때문에, 이 양은 같은 조건에서 분석한 일련의 표준물질로부터 얻어진 면적과 특정 피크의 면적을 비교하여 계산할 수 있다. DTA 방법은 광물과 광물 혼합물을 밝히는 데 널리 쓰인다.