KALORIMETER [PDF]

Citation preview

KALORIMETER (P1) I.



TUJUAN 1. Mempelajari prinsip kerja kalorimeter 2. Menentukan nilai air sebuah kalorimeter 3. Menentukan kalor jenis logam



BAB 1 II.



LANDASAN TEORI Jika dua benda dengan temperatur berlainan saling bersentuhan,maka



akan terjadi perpindahan kalor dari benda darintemperatur lebih tinggi ke benda yang tem peraturnya lebih rendah. Pada keadaan setimbang,kalor yang dilepas sama denga kalor yang diterima. Suatu zat menerima kalor maka zat akan mengalami kenaikan suuhu. Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterima,berbanding terbalik dengan massa zat dan berbanding terbalik dengan kalor jenis zat. Hubungan diatas dapat digambarkan dalam: Q = m.c.ΔT Q = kalor yang dilepaskan atau yang diterima (joule) m = massa zat (kg) ΔT = perubahan suhu (˚C ) c= kapasitas panas spesifik bahan ( J/kg ˚C ) 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.



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 (Jg1o



C-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). Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dimusnahkan dan diciptakan melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk energi kebentuk energi yang lain. Di alam ini banyak terdapat jenis energi, antara lain : energi kimia, energi listrik, energi kalor, energi potensial gravitasi, energi kinetik dan lain-lain. Percobaan yang sederhanadengan melakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi panas dengan menggunakan kalorimeter. Dalam peristiwa tersebut dapat ditentukan nilai kesetaraan antara energi listrik dengan energi kalor.



Energi listrik dihasilkan oleh suatu daya pada suatu resistor dinyatakan dengan persamaan : W=V.I.t keterangan: W = energi listrik ( Joule ) V = Tegangan listrik ( Volt ) I = Arus listrik ( Ampere ) t = waktu / lama aliran listrik ( sekon ) Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan : Q = m . c . (ta - to)



Keterangan: Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori ) m = massa zat ( gram ) c = kalor jenis zat ( kal/gr 'C) ta = suhu akhir zat ( 'C ) to = suhu mula-mula ( 'C )



Percobaan ini energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dan kalorimeter. Berdasarkan azas Black bahwa kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima, maka energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dalam kalorimeter dan kalorimeter itu sendiri, sehingga akan terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter.



BAB II. PROSEDUR KERJA III.



Alat dan Bahan 1.



Kalorimeter dengan selubung luar berfungsi untuk mengukur kalor jenis bahan dan kalor lebur es.



2.



Thermometer berfungsi untuk mengukur perubahan suhu yang terjadi.



3.



Pemanas air / bejana didih untuk memanaskan bahan yang akan dimasukkan ke kalorimeter.



4.



Keeping-keping logam sebagai bahan yang akan diletakkan ke dalam kalorimeter untuk diukur.



IV.



5.



Neraca ohaus sebagai alat penimbang masing-masing keping



6.



logam



7.



Pinset sebagai alat perantara antara tangan dengan logam Cara Kerja



a. Ditentukan Nilai Air Kalorimeter 1. Dtimbang kalorimeter kosong dan pengaduknya 2. Dicatat massa air setelah kalorimeter diisi oleh air kira-kira 1/4 bagian 3. Dimasukkan kalorimeter kedalam selubung luarnya 4. Ditambahkan air mendidih sampai kira-kira 3/4 bagian 5. Dicatat temperatur kesetimbangan 6. Ditimbang kembali kalorimeter tersebut b. Ditentukan kalor jenis logam 1. Keping-keping logam yang ditimbang dimasukkan kedalam tabung pemanas dan dipanaskan 2. Ditimbang kalorimeter serta pengaduknya



3. Ditimbang kalorimeter serta pengaduknya setelah diisi air kira-kira 1/2 bagian 4. Dimasukkan



kalorimeter



kedalam



selubung



luarnya



dan



dicatat



temperaturnya 5. Dicatat temperatur keeping-keping logam 6. Dimasukkan keping-keping logam tadi kedalam kalorimeter dan dicatat temperature seimbangnya 7. Diulangi langkah 1 sampai dengan 6 untuk logam lain



V.



Skema alat



1. Kalorimeter



2. Termometer



3. Pemanas air / bejana didih



4. Keping keping logam



5. Pinset



6. Neraca ohaus



Pertanyaan 1. Apa syarat bagi sebuah kalorimeter ideal? 2. Terangkan tentang hukum termodinamika ke-0 dan ke-1 dan bandingkan dengan Azas Black! 3.



Apa yang dimaksut dengan nilai air kalorimeter?



4. Apa perbedaan dari kalor jenis, kapasitas kalor, dan kalor lebur? 5. Apa yang dimaksut dengan keadaan kesetimbangan termal?



Jawaban Pertanyaan 1. Syarat kalorimeter ideal adalah kalorimeter yang memiliki ketelitian yang cukup tinggi dan dapat mencegah hilangnya kalor karena konveksi dan konduksi. 2. Hukum ke-nol termodinamika atau hukum awal (zeroth law) menyatakan dua sistem dalam keadaan setimbang dengansistem ke tiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan yang lainnya. Sedangkan asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Asas ini menjabarkan: -



Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama.



-



Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas.



-



Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan.



3. Nilai air kalorimeter adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan satuan derajat suhu kalorimeter tersebut 4. Perbedaan : -



Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk mengubah suhu 1 gram suatu zat sebesar 1°C



-



Kapasitas kalor adalah besaran terukur yang menggambarkan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat (benda) misalnya 1°C



-



Kalor lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat padat menjadi zat cair pada titik leburnya.



5. Kesetimbangan termal adalah apabila 2 buah benda yang berbeda suhu disatukan kemudian beberapa saat setelah disatukan suhunya menjadi sama



DAFTAR PUSTAKA



https://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090609230855AAXTtZG http://fisdas1.blogspot.com/2011/03/modul-4-kalorimeter_03.html http://tatrie.blogspot.com/2012/10/laporan-kimia-fisika-kalorimeter.html http://pipietend.blogspot.com/2013/12/laporan-praktikum-fisikakalorimeter_7.html