Dilla Rosita Devi S1 Kimia - Laporan Praktikum Penentuan Tetapan Kalorimeter [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA



DISUSUN OLEH: I PUTU TESA PUTRAWAN (1913081003) RESTU TYAS PRAMESWARI (1913081008) DILLA ROSITA DEVI (1913081006)



S1 KIMIA KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2020/2021



LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I.



JUDUL PERCOBAAN Penentuan Tetapan Kalorimeter



II. TUJUAN PERCOBAAN 1.



Mengetahui sifat-sifat kalorimeter.



2.



Menentukan tetapan kalorimeter.



III. DASAR TEORI Kalorimeter merupakan sebuah alat yang dirancang dapat mengisolasi sistem di dalamnya sehingga panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke air dan wadahnya. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat di dalam suatu wadah. Setiap kalorimeter mempunyai sifat yang khas dalam mengukur panas. Ini tejadi karena calorimeter tersebut terbuat dari berbagai jenis seperti gelas, polietena, dan logam sehingga mempunyai kemampuan penyerap panas yang berbeda. Teknik penggunaan kalorimeter dikembangkan oleh Lavoisier dan ahli kimia lama lainnya dan telah diperbaiki hingga saat ini. Kalor pembakaran biasanya diukur dengan menempatkan senyawa yang massanya diketahui dalam wadah baja yang disebut dengan kalorimeter bom volume-konstan, yang diisi dengan oksigen pada tekanan 30 atm. Bom tertutup itu dicelupkan ke dalam air. Sampel itu dihubungkan ke listrik dan kalor yang dihasilkan dari reaksi pembakaran dapat dihitung secara tepat dengan mencatat kenaikan suhuair. Kalor yang dilepas oleh sampel diserap oleh air dan bom. Kalorimeter yang dirancang secara khusus ini, ini memungkinkan jika untuk mengasumsikan bahwa tidak ada kalor (atau massa) yang hilang ke lingkungan sewaktu pengukuran. Jadi, dapat dikatakan bahwa bom dan air tempat pencelupannya sebagai system terisolasi. Karena tidak ada kalor yang masuk atau meninggalkan sistem selama proses berlangsung, perubahan kalor sistem (sistem) harus nol, dan dapat dituliskan sebagai berikut. qsistem = qkal + qreaksi = 0 dimana dan adalah berturut-turut adalah perubahan kalor untuk kalorimeter dan reaksi (Chang, 2003) Peralatan yang lebih sederhana dibanding kalorimeter volume konstan adalah calorimeter tekanan-konstan yang digunakan untuk menentukan perubahan kalor untuk reaksi selain pembakaran. Secara kasar, kalorimeter tekanan-konstan dapat dibuat dari dua cangkir kopi styrofoam. Cangkir luar membantu menyekat campuran reaksi dari



lingkungan. Peralatan ini mengukur pengaruh kalor pada berbagai reaksi, seperti penetralan asam-basa, kalor pelarutan, dan kalor pengenceran. Karena tekanannya konstan, perubahan kalor untuk proses (qreaksi ) sama dengan perubahan entalpi (ΔH ). Seperti dalam kalorimeter volume-konstan, kita memperlakukan kalorimeter sebagai sistem terisolasi. Lebih jauh lagi, dalam perhitungan kita mengabaikan kapasitas kalor yang lebih kecil dari cangkir kopi. Pada dasarnya kalorimeter didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi di dalam bejana dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya. Namun, dalam penggunaannya, kalorimeter juga menyerap panas sehingga tidak semua panas dapat terukur. Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter. Zat yang akan direaksikan dimasukkan ke dalam, dengan mengukur suhu sebelum dan sesudah reaksi dapat ditentukan kapasitas panas dan kalor reaksi (Petrucci, 2007). Untuk menentukan jumlah panas yang diserap oleh kalorimeter beserta termometernya dan pengaduknya, sebelum digunakan maka terlebih dahulu perlu diketahui konstanta atau tetapan kalorimeter yang digunakan dalam percobaan. Tetapan kalorimeter adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar 1oC pada air engan massa 1 gram. Pengukuran besaran kalor dengan metode mencampur menggunakan prinsip bahwa bila terjadi pertukaran kalor antara dua benda yang suhu awalnya berbeda, besarnya kalor yang hilang oleh benda yang lebih dingin dan akhirnya tercaoai suatu suhu keseimbangan diantara keduanya. Hal ini benar bila tidak ada kalor yang diperoleh atau hilang oleh sistem ke sekelilingnya. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menentukan tetapan kalorimeter adalah dengan mencampurkan volume tertentu air dingin (massa m 1 dan T1 ) dengan volume tertentu air panas (massa m2 dan T2 ) di dalam kalorimeter yang akan ditetapkan tetapannya. Jika calorimeter tidak menyerap panas dari pencampuran antara air panas dengan air dingin ini, maka kalor yang diberikan oleh air panas harus sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin. Namun, karena kalorimeter ikut menyerap panas, maka kalor yang diserap oleh kalorimeter merupakan selisih kalor yang diberikan oleh air panas dikurangi dengan kalor yang diserap oleh air dingin. Harga tetapan kalorimeter diperoleh dengan membagi jumlah kalor yang diserap oleh calorimeter dengan perubahan temperatur



pada kalorimeter. Dengan demikian, satuan dari tetapan kalorimeter adalah JK-1 (Giancoli, 2001). Untuk menaikkan suhu benda dari suhu awal t1 sampai suhu akhir t2, diperlukan sejumlah kalor dimana kalor adalah salah satu bentuk energi. Banyaknya kalor yang diperlukan suatu benda untuk menaikkan suhunya sangat bergantung pada kapasitas kalor (C) dari bahan benda tersebut. Secara matematis dituliskan: C = dQ/dT Kalor jenis adalah kapasitas kalor bahan tiap satuan massanya, yaitu: c = C/m Kalor jenis merupakan salah satu sifat termometrik benda. Untuk selang suhu yang tak terlalu besar, biasanya c dapat dianggap kostan, sehingga apabila suatu benda bermasssa m, kalor jenis bahannya c dan Ti suhunya maka untuk menaikkan suhunya menjadi T2 diperlukan kalor sebesar: Q = m.c.(T1-T2) Bila sebuah benda dengan suhu tertentu disinggungkan benda lain yang suhunya lebih rendah maka dalam selang waktu tertentu suhu kedua benda tersebut akan menjadi sama (setimbang). Hal ini terjadi karena benda yang bersuhu lebih tinggi memberikan panasnya ke benda yang bersuhu lebih rendah. Berdasarkan hukum kekekalan energi jumlah panas yang diberikan sama dengan jumlah panas yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah (asas Black). Dalam percobaan ini, sejumlah air yang telah diketahui massanya, dipanaskan dengan menggunakan kompor listrik. Air yang suhunya lebih tinggi ini dimasukkkan ke dalam calorimeter yang berisi air, massa air dingin sudah ditimbang terlebih dahulu. Dalam hal ini air dingin dan kalorimeter adalah dua benda yang bersuhu sama yang akan menerima panas dari air panas. Menurut asas Black diperoleh bahwa: Kalor yang dilepas (air panas) = kalor yang diterima (air dingin + kalorimeter) m2.c(T2-Ta) = m1.c(Ta-T1) + C. Δt dimana: m1 = massa air dingin dengan suhu m2= massa air panas dengan suhu c = kalor jenis air ( J/gr°C ) Ta= suhu akhir sistem C = kapasitas kalor kalorimeter Δt = perubahan suhu pada kalorimeter



IV. ALAT DAN BAHAN Tabel Alat



Tabel Bahan



Nama Alat



Jumlah 1 set



Kalorimeter Gelas ukur 50 mL



1 buah



Pemanas magnetik



1 buah



Termometer 100oC



1 buah



Batang pengaduk



1 buah



Gelas kimia 100 mL



2 buah



Pipet tetes



1 buah



Nama Bahan



Jumlah



Air dingin



50 mL



Air panas



50 mL



V. CARA KERJA 1. Sebanyak 50 mL air dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk. 2. Suhu air dalam kalorimater dicatat setiap 30 detik hingga menit keempat (atau sampai suhu konstan). 3. Sebanyak 50 mL air panas (60oC – 70oC) dimasukkan ke dalam kalorimeter. 4. Suhu air dalam kalorimeter dicatat tiap 30 detik dan kalorimeter diaduk. Pencatatan suhu dihentikan pada menit ke-8 atau sampai diperoleh 3 titik pada suhu yang konstan. VI. DATA PENGAMATAN Data hasil pengamatan Volume air panas : 50 mL



Tair panas: 69 °C



Volume air dingin : 50 mL



Tair dingin 29 °C



Detik ke- (s)



T (°C)



0



29



30



29



Kalor jenis larutan: 4,2 J/gr°C



60



29



90



penambahan air panas



120



44



150



44



180



44



210



44



240



42



VII. PENGOLAHAN DATA Penentuan tetapan kalorimeter A. Suhu rata-rata TR 𝑇1 + 𝑇2 + 𝑇3 + 𝑇4 + 𝑇5 + 𝑇6 + 𝑇7 + 𝑇8 + 𝑇9 9 29 + 29 + 29 + 29 + 44 + 44 + 44 + 44 + 42 𝑇𝑅 = = 37,1𝑂 𝐶 9 B. Suhu yang diserap kalorimeter (∆TA) 𝑇𝑅 =



∆𝑇𝐴 = 𝑇1 − 𝑇𝑜 ∆𝑇𝐴 = 69 − 29 = 40𝑂 𝐶 C. Kenaikan suhu aquades dingin (∆T) ∆𝑇 = 𝑇𝑅 − 𝑇𝑜 ∆𝑇 = 37,1 − 29 = 8,1𝑂 𝐶 D. Penurunan suhu aquades panas (∆T) ∆𝑇 = 𝑇𝑅 − 𝑇1 ∆𝑇 = 37,1 − 69 = −31,9𝑂 𝐶 E. Menghitung massa air (mair) Dengan diketahui: gr ρ air = 1 3 cm V air = 50 mL Dengan menggunakan rumus mair = ρ . V



mair = 1 x 50 = 50 gram F. Kalor yang diserap aquades dingin (q1) q1 = m c ΔT q1 = 50 gr x 4,2 J/gr°C x 8,1°C = 1.701 J G. Kalor yang dilepas aquades panas (q2) q2 = m c ΔT q2 = 50 gr x 4,2 J/gr°C x -31,9°C = -6.699 J H. Kalor yang diserap kalorimeter (q3) q3 = -(q2+q1) q3 = -(-6.699+1.701) = 4.998 J I. Tetapan kalorimeter (K) 𝑞3 𝐾= ∆𝑇𝐴 K=



4.998 J 40O C



K = 124,95 J/o C Grafik hubungan antara kenaikan suhu dengan selang watu



Grafik 50 44



45



44



44



44 42



temperatur (dalam Celcius)



40 35 30



29



29



29



29



25 20 15 10 5 0 0



50



100



150



Detik ke-(s)



200



250



300



VIII. PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini merupakan percobaan penentuan tetapan kalorimeter. Untuk menetapkan dan dapatkan komponen – komponen penentu tetapan kalorimeter. Dilakukan pencampuran air yang berbeda suhunya yaitu air yang bersuhu 29oC dan 69oC. Sesuai dengan teori yang sudah diketahui sebelumnya suhu air panas akan dilepaskan dan diterima oleh air yang suhunya rendah. Sehingga diperoleh suhu rata-rata campuran adalah 37,1oC. Air yang suhunya rendah akan mengalami kenaikan sebesar 8,1oC dan air yang suhunya lebih tinggi, suhunya turun -39,1oC. Perbedaan penurunan dan kenaikan suhu dipengaruhi berdasarkan perhitungan yang diperoleh kalor q3 sebanyak 4.998 J. Pada percobaan ini digunakan air karena komposis kalor dari air lebih tinggi dibandingkan dengan yang lain dan karena air adalah pelarut yang baik. Dalam hasil perhitungan didapatkan hasil ketetapan untuk tetapan kalorimeter sebesar 124,95 J/oC. IX.



KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Penentuan ketetapan kalorimeter dapat ditentukan dengan cara mencari nilai kalor yang diserap oleh kalorimeter. 2. Mengukur perubahan kalor dengan percobaan sederhana menggunakan kalorimeter. Dimana kalor yang diserap oleh kalorimeter merupakan selisih kalor yang diberikan oleh larutan yang berada didalamnya. .



X.



DAFTAR PUSTAKA PrimaryPutri, Nugrahani, and Nadi Suprapto. 2019. Buku Panduan Praktikum FISIKA DASAR 1 Penerbit JDS. Safitri, Hesti Nikmah. 2018. “Pengembangan Alat Praktikum Kalorimeter Bom Pada Pokok Bahasan Kalor.” UPEJ Unnes Physics Education Journal 7(1): 42–48.