应用热重分析法可以研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。
广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。
热重法的重要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，可以说，只要物质受热时发生重量的变化，就可以用热重法来研究其变化过程。热重法已在下述诸方面得到应用：
无机物、有机物及聚合物的热分解；
金属在高温下受各种气体的腐蚀过程；
固态反应；
矿物的煅烧和冶炼；
液体的蒸馏和汽化；
煤、石油和木材的热解过程；
含湿量、挥发物及灰分含量的测定；
升华过程；
脱水和吸湿；
爆炸材料的研究；
反应动力学的研究；
发现新化合物；
吸附和解吸；
催化活度的测定；
表面积的测定；
氧化稳定性和还原稳定性的研究；
反应机制的研究。
还可以作为测量固体表面酸碱度的表征手段。
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