KALORIMETER
A. JUDUL DAN TANGGAL PRAKTIKUM
·
Judul :
Kalorimeter
·
Tanggal :
05 Februari 2013
B. TUJUAN PERCOBAAN
·
Menentukan kalor jenis suatu zat ( Besi,
Alumunium, & Tembaga ).
·
Menghitung dan menggunakan Azas Black.
C. DASAR TEORI
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk
mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis
suatu zat. Kalor jenis zat dapat di hitung dengan menggunakan masa air dingin,
masa bahan cxontoh, masa calorimeter, dan mengukur suhu air dan bahan contoh
sebelum dan sesudah percobaan.
Ada
beberapa jenis kalorimeter yaitu :
·
Kalorimeter
alumunium.
·
Kalorimeter
elektrik.
Hubungan antara kalor dengan energi listrik:
Kalor merupakan bentuk energi maka
dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan
Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga
sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan
ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat
yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel
listrik, pemanas listrik, dll.
Energi mekanik akibat gerakan
partikel materi dan dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut
kalor.
Pengukuran jumlah kalor reaksi yang
diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut
kalorimetri. Dengan menggunakan hukum Hess, kalor reaksi suatu reaksi kimia
dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar, energi
ikatan dan secara eksperimen. Proses dalam kalorimetri berlangsung secara
adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam
kalorimeter.
Kalor yag dibutuhkan untuk menaikan
suhu kalorimeter sebesar 10oC pada air dengan massa 1 gram disebut
tetapan kalorimetri.
Dalam proses ini berlaku azas Black,
yaitu:
Qlepas =
Qterima
Qair
panas = Qair dingin+ Qkalorimetri
m1 c
(Tp-Tc)= m2 c (Tc-Td)+ C (Tc-Td)
Keterangan:
m1= massa air panas
m2= massa air dingin
c = kalor jenis air
C = kapasitas kalorimeter
Tp = suhu air panas
Tc = suhu air campuran
Td = suhu air dingin
Sedang hubungan kuantitatif antara
kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika. Termodinamika dapat
didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan
bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan
keadaan.
Hukum pertama termodinamika
menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah
kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem
(Keenan, 1980).
Hukum kedua termodinamika yaitu
membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi
yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangkan reaksi tidak spontan tidak
terjadi tanpa bantuan luar.
Hukum ketiga termodinamika
menyatakan bahwa entropi dari Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah
nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukan keteraturan
tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan
sedikit di atas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai
positif.
Kalor reaksi dapat diperoleh dari
hubungan maka zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (ΔT), yang
dinyatakan dengan persamaan berikut
Q = m.c.ΔT
Keterangan:
Q= jumlah kalor (Joule)
m= massa zat (gram)
ΔT= perubahan suhu (takhir-tawal)
C= kalor jenis
Kalorimeter adalah jenis zat dalam
pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk
penggunaan kalorimeter. Kata kalormetri berasal dari bahasa latin yaitu calor,
yang berarti panas. Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry)
menghitung panas pada makhluk hidup yang memproduksi karbon dioksida dan
buangan nitrogen (ammonia, untuk organisme perairan, urea, untuk organisme
darat) atau konsumsi oksigen. Lavoisier (1780) menyatakan bahwa produksi panas
dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen dengan menggunakan regresi acak. Hal
ini membenarkan teori energi dinamik. Pengeluaran panas oleh makhluk hidup
ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan langsung, di mana makhluk hidup
ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan pengukuran. Jika benda atau
sistem diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan. Jika energi
masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu
tempat ke tempat yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur perubahan
suatu tersebut. Bersamaan dengan kapasitas dengan kapasitas panasnya,
untuk menghitung perpindahan panas.
Kalor adalah berbentuk energi yang
menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika zat menerima kalor, maka zat itu akan
mengalami suhu hingga tingkat tertentu sehingga zat tersebut akan mengalami
perubahan wujud, seperti perubahan wujud dari padat menjadi cair. Sebaliknya
jika suatu zat mengalami perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat
tersebut akan melepaskan sejumlah kalor. Dalam Sistem Internasional (SI) satuan
untuk kalor dinyatakan dalam satuan kalori (kal), kilokalori (kkal), atau joule
(J) dan kilojoule (kj).
1 kilokalori= 1000 kalori
1 kilojoule= 1000 joule
1 kalori = 4,18 joule
1 kalori adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik sebesar 1oC
atau 1K. jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1oC atau
1K dari 1 gram zat disebut kalor jenis Q=m.c. ΔT, satuan untuk kalor jenis
adalah joule pergram perderajat Celcius (Jg-1oC-1) atau
joule pergram per Kelvin (Jg-1oK-1) (Petrucci, 1987).
Pengukuran kalorimetri suatu reaksi
dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut kalorimeter. Ada beberapa jenis
kalorimeter seperti: kalorimeter termos, kalorimeter bom, kalorimeter thienman,
dan lain-lain. Kalorimeter yang lebih sederhana dapat dibuat dari sebuah bejana
plastik yang ditutup rapat sehingga bejana ini merupakan sistim yang
terisolasi.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut:
Sebelum zat-zat pereaksi direaksikan
di dalam kalorimeter, terlebih dahulu suhunya diukur, dan usahakan agar
masing-masing pereaksi ini memiliki suhu yang sama. Setelah suhunya diukur
kedua larutan tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk agar
zat-zat bereaksi dengan baik, kemudian suhu akhir diukur.
Jika reaksi dalam kalorimeter
berlangsung secara eksoterm maka kalor yang timbul akan dibebaskan ke dalam
larutan itu sehingga suhu larutan akan naik, dan jika reaksi dalam kalorimeter
berlangsung secara endoterm maka reaksi itu akan menyerap kalor dari larutan
itu sendiri, sehingga suhu larutan akan turun. Besarnya kalor yang diserap atau
dibebaskan reaksi itu adalah sebanding dengan perubahan suhu dan massa larutan
jadi,
Qreaksi=
mlarutan. Clarutan. ΔT
Kalorimetri yang lebih teliti adalah
yang lebih terisolasi serta memperhitungkan kalor yang diserap oleh perangkat
kalorimeter (wadah, pengaduk, termometer). Jumlah kalor yang diserap/dibebaskan
kalorimeter dapat ditentukan jika kapasiatas kalor dari kalorimeter diketahui.
Dalam hal ini jumlah kalor yang dibebaskan /diserap oleh reaksi sama dengan
jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh kalorimeter ditambah dengan jumlah
kalor yang diserap/dibebaskan oleh larutan di dalam kalorimeter. Oleh karena
energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, maka
Qreaksi=
(-Qkalorimeter- Qlarutan)
Kalorimeter sederhana
Pengukuran kalor reaksi, setara
kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada
tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dan gelas
stirofoam. Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang
reaksinya berlangsung dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam-basa/netralisasi,
pelarutan dan pengendapan) (Syukri, 1999).
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor
(Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu (T) satu
satuan massa (m) benda sebesar satu derajat.
Persamaan
:
Alat yang digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat disebut Kalorimeter.
D. ALAT DAN BAHAN
·
Gelas beker
·
Pembakar lampu / lampu spiritus
·
Kalorimeter plastic
·
Kubus / slinder logam
·
Neraca
·
Kaki tiga + kasa
·
Thermometer 2 buah
·
Korek api
E. LANGKAH KERJA
1.
Panaskan air dalam gelas beker sampai
mendidih.
2.
Timbanglah masing-masing calorimeter dan
kubus / slinder logam. Massa calorimeter kosong ( m1 ) = …. gram dan massa logam ( m2 ) = …. gram.
3.
Isilah calorimeter itu dengan air dingin ( Kira-kira
sepertiga bagian ) dan timbanglah !
Massa
calorimeter + air dingin ( m3 ) = …. gram
Massa
air ( m3-m1 ) = …. gram
Suhu
air ( t1 ) = ….. C
4.
Setelah air dalam gelas beker mendidih,
masukkan kubus atau slinder logam yang telah diikat dengan benang itu ke
dalamnya beberapa menit ! Catat suhu logam dalam air itu ( t logam ) =….C
5.
Pindahkan logam itu cepat – cepat dari air
mendidih ke dalam calorimeter itu. Kemudian catat suhu tertinggi dari
calorimeter itu ! Suhu campuran ( tc ) =……C
6.
Lakukan percobaan diatas dengan logam yang
berbeda.
F. DATA HASIL PENGAMATAN
v Suhu
air mendidih ( suhu awal logam ) = …. oC
v Suhu
air dingin dalam kalarimeter =…. oC
v Massa
logam = …. gram
v Massa
wadah kalorimeter dan pengaduk = 81,2 gram
v Massa
air + wadah calorimeter = …. gram
v Massa
air dingin dalam calorimeter = …. gram
v Kalor
jenis air dingin = 1 kal/g oC.
No.
|
Nama Benda
|
m kalorimeter kosong (gr)
|
m kalori + air (gr)
|
m
air
(gr)
|
t air (oC)
|
m beban (gr)
|
t beban (oC)
|
t campuran (oC)
|
c beban (kal/g oC)
|
1
|
Tembaga
|
81,2
|
164,3
|
83,1
|
29
|
71,6
|
95
|
32
|
0,067
|
2
|
Kuningan
|
81,2
|
153,2
|
72,0
|
29
|
67,0
|
95
|
32
|
0,064
|
3
|
Alumunium
|
81,2
|
167,0
|
85,8
|
29
|
20,9
|
95
|
31
|
0,155
|
4
|
Besi
|
81,2
|
165,4
|
84,2
|
30
|
62,0
|
95
|
34
|
0,108
|
5
|
Baja
|
81,2
|
164,3
|
91,6
|
29
|
82,1
|
95
|
32
|
0,064
|
G. PERTANYAAN DAN JAWABAN
1.
Sesudah logam dimasukkan ke dalam
calorimeter, suhu air dalam calorimeter naik, kenaikan suhunya = …. oC.
Kenaikan suhu itu disebabkan oleh ….
Jawab :
-
Air dalam calorimeter + Tembaga : 3oC
-
Air dalam calorimeter + Kuningan : 3oC
-
Air dalam calorimeter + Aluminium : 2oC
-
Air dalam calorimeter + Besi : 4oC
-
Air dalam calorimeter + Baja : 3oC
Kenaikan suhu itu
disebabkan oleh pencampuran air dalam calorimeter dengan logam yang suhunya
lebih tinggi.
2.
Sesudah logam yang dimasukan ke dalam
calorimeter, suhu logam itu turun, penurunan suhunya = …. oC.
Penurunan suhu itu disebabkan oleh ….
Jawab :
-
Tembaga :
63oC
-
Kuningan :
63oC
-
Aluminium :
64oC
-
Besi :
61oC
-
Baja :
63oC
Penurunan suhu itu
disebabkan oleh pencampuran logam dengan air dalam calorimeter yang suhunya lebih
rendah.
3.
Jika dianggap tidak ada kalor yang terbuang
dan calorimeter tidak menyerap kalor, maka logam itu menyerap kalor sebanyak….
Jawab :
· Tembaga :
Q = m.c.ΔT
=
71,6 x 0,093 x 63
=
419,5044 kal
· Aluminium :
Q = m.c.ΔT
=
20,9 x 0,22 x 64
=
294,272 kal
· Besi :
Q = m.c.ΔT
=
62 x 0,11 x 61
=
416,02 kal
· Baja :
Q = m.c.ΔT
=
82,1 x 0,11 x 63
= 568,953 kal
4.
Berapakah kalor jenis logam itu berdasarkan
percobaan di atas? Bandingkan dengan kalor jenis masing-masing logam menurut
teori!
Jawab :
KALOR JENIS BERDASARKAN PERCOBAAN :
·
Tembaga :
Qlepas
= Qterima
Qtembaga panas = Qair dingin+ Qkalorimetri
71,6.c.63 = 83,1.1.3+81,2.0,22.3
4510,8c = 249,3+54,846
4510,8c = 304,146
c = 0,067 kal/g oC
·
Kuningan :
Qlepas
= Qterima
Qkuningan panas = Qair dingin+ Qkalorimetri
67.c.63 = 72.1.3+81,2.0,22.3
4221c = 216+54,846
4221c = 270,846
c = 0,064 kal/g oC
·
Aluminium :
Qlepas
= Qterima
Qaluminium panas = Qair dingin+
Qkalorimetri
20,9.c.64 = 85,8.1.2+81,2.0,22.2
1337,6c = 171,6+35,728
1337,6c = 207,328
c = 0,155 kal/g oC
·
Besi :
Qlepas
= Qterima
Qaluminium panas = Qair dingin+
Qkalorimetri
62.c.61 = 84,2.1.4+81,2.0,22.4
3782c = 336,8+71,456
3782c = 408,256
c = 0,108 kal/g
oC
·
Baja :
Qlepas
= Qterima
Qaluminium panas = Qair dingin+
Qkalorimetri
82,1.c.63 = 91,6.1.3+81,2.0,22.3
5172,3c = 274,8+54,846
5172,3c = 329,646
c = 0,064 kal/g oC
KALOR
JENIS BERDASARKAN TEORI :
·
Tembaga :
0,093 kal/g oC
·
Kuningan :
·
Alumunium :
0,22 kal/g oC
·
Besi :
0,11 kal/g oC
·
Baja :
0,11 kal/g oC
5.
Hasil percobaan mungkin berbeda dengan
teori. Tuliskan fakor-faktor yang menyebabkan perbedaan itu!
Jawab :
·
Ketidaktelitian dalam membaca hasil
timbangan pada neraca
·
Ketidaktelitian dalam membaca suhu pada
thermometer
·
Tidak melakukan kalibrasi
·
Keraguan dalam menghitung
·
Kesalahan alat
·
Tergesa-gesa dalam melakukan percobaan
·
Suhu ruangan masuk ke dalam calorimeter
·
Ketidakakuratan saat menimbang logam yang
disebabkan benang ikut ditimbang
·
Kehigienisan alat kurang
·
Kesalahan kerja, karena beberapa kali
memasukan kayu dalam calorimeter
·
Ketidakefektifan saat melakukan percobaan.
Sebagian alat dan bahan yang disiapkan beberapa kali dipinjam oleh kelompok
lain.
H. KESIMPULAN
Berdasarkan pengamatan dan
percobaan, dapat disimpulkan bahwa :
·
Kalor
adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang bertemperatur tinggi ke
benda yang bertemperatur rendah.
·
Kapasitas
kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh zat untuk menaikkan suhu 1˚C
atau per satuan perubahan suhu.
·
Kalor
jenis zat adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1
kg zat sebesar 1˚C/ per satuan perubahan waktu.
· Termometer
digunakan dalam pengukuran temperatur (derajat panas dinginnya suatu benda).