Diferencialna toplotna analiza (DTA) se pojavi, ko sta dve snovi izpostavljeni enakim temperaturam in se sčasoma toplotne spremembe spreminjajo. Preskus običajno vključuje referenčno snov, katere obnašanje je znano pri uporabljenih temperaturnih pogojih. Druga snov je izpostavljena enakim temperaturam in stopnjam sprememb kot referenčna. Vzorec lahko absorbira toploto, kar na splošno pomeni, da je hladnejši od referenčnega, ali oddaja toploto, ko je bolj vroč od prvega materiala. S podatki, ki so narisani, lahko raziskovalci ugotovijo, kako specifični materiali reagirajo pri določenih temperaturah in skozi čas.
Referenčni materiali se običajno ne stopijo ali zamrznejo; morajo ostati v stabilnem stanju, da poskus deluje. Tehnika diferencialne termične analize se pogosto izvaja tako, da se vsak material postavi v ločeno posodo. Vsaka posoda je običajno v ločeni votlini v istem prostoru. Instrumenti, imenovani termoelementi, se običajno uporabljajo za beleženje temperaturnih razlik med obema materialoma. Termoelementi lahko zaznajo spremembo faze, kot je taljenje ali uparjanje, kot signal.
Druga metoda diferencialne termične analize je lahko uporaba prevodnih posod, na katere so pritrjeni termoelementi, znotraj peči. Pri takšnem izvajanju DTA se oba materiala pogosteje enakomerno segrevata. Rezultati testa se običajno zabeležijo z uporabo krivulje DTA. Narisati je mogoče temperaturne razlike med materiali ali spremembo temperature skozi čas. Graf pogosto vizualizira latentno toploto prehoda, ki se pojavi, ko se snov spreminja iz enega stanja v drugo; to običajno povzroči, da je temperatura vzorca začasno nižja od referenčne.
Diferencialna toplotna analiza pogosto vključuje testiranje vzorcev pri višjih temperaturah kot druge oblike termične analize. Izvaja se lahko z materiali, kot so kovina, keramika, steklo in keramika. Referenčni materiali, ki se pogosto uporabljajo, vključujejo silicijev karbid in aluminij. Tekoči referenčni standardi včasih vključujejo silikonsko olje.
Tehnologija v 21. stoletju je združila diferencialno toplotno analizo z zmožnostjo zaznavanja izgube mase materiala in spremembe temperature. Programi lahko samodejno spremljajo proces in beležijo meritve. Pred preskusom je treba instrumente za diferencialno termično analizo na splošno kalibrirati. Ločen postopek kalibracije izvaja materiale, za katere je znano, da se odzivajo na določen način v danih temperaturnih območjih. Lokalni in regionalni predpisi lahko vodijo postopek kalibracije za diferencialno termično analizo v farmacevtskih, živilskih ali okoljskih aplikacijah.