Percobaan Kalorimeter

KALORIMETER

berikut ini merupakan salah satu contoh hasil percobaan yang telah saya lakukan tentang percobaan kalori meter terhadap azas black

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 10^oC pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri.

Dalam proses ini berlaku azas Black, yaitu:

Q_lepas = Q_terima

Q_{air panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

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 (t_akhir-t_awal)

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 1^oC atau 1K. jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1^oC 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,

Q_reaksi= m_larutan. C_larutan. 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

Q_reaksi= (-Q_kalorimeter- Q_larutan)

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/goC)
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      : 3^oC

-    Air dalam calorimeter + Kuningan      : 3^oC

-    Air dalam calorimeter + Aluminium    : 2^oC

-    Air dalam calorimeter + Besi            : 4^oC

-    Air dalam calorimeter + Baja            : 3^oC

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       : 63^oC

-    Kuningan       : 63^oC

-    Aluminium     : 64^oC

-    Besi              : 61^oC

-    Baja              : 63^oC

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        :

Q_lepas = Q_terima

   Q_{tembaga panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

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       :

Q_lepas = Q_terima

   Q_{kuningan panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

         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      :

Q_lepas = Q_terima

 Q_{aluminium panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

      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              :

Q_lepas = Q_terima

 Q_{aluminium panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

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              :

Q_lepas = Q_terima

 Q_{aluminium panas} = Q_{air dingin}+ Q_kalorimetri

      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).