Selamat datang di web digital berbagi ilmu pengetahuan. Kali ini PakDosen akan membahas tentang Kalorimeter? Mungkin anda pernah mendengar kata Kalorimeter? Disini PakDosen membahas secara rinci tentang pengertian, prinsip, jenis, fungsi dan contoh. Simak Penjelasan berikut secara seksama, jangan sampai ketinggalan. Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor merupakan energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem. Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan. Prinsip Kerja Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar akibat perbedaan potenial pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor/panas. Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada suatu bahan maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil. Kita dapat melihat seolah pengukuran dengan menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang kecil. Hal ini merupakan suatu anggapan yang salah karena dalam pengukuran pertama perubahan suhu yang digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar. Tapi jika perubahan suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil yang mempunyai tara panas listrik yang besar. Jenis-jenis Kalorimeter Beberapa jenis kalorimeter yang sering dipakai antara lain kalorimeter alumunium, elektrik, gas dan kalorimeter bom. Berikut ini akan di bahas mengenai kalorimeter bom dan kalorimeter sederhana. Kalorimeter Bom Kalorimeter bom merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bom tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan tinggi dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas. Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom. Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka qreaksi = –qair + qbom Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus qair = m x c x DT dengan m = massa air dalam kalorimeter g c = kalor jenis air dalam kalorimeter J / atau J / g. K DT = perubahan suhu oC atau K Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus qbom = Cbom x DT dengan Cbom = kapasitas kalor bom J / oC atau J / K DT = perubahan suhu oC atau K Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada volume tetap DV = nol . Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem = perubahan energi dalamnya. DE = q + w Dimana w = – jika DV=nol maka w=nol Maka DE = qv Kalorimeter Sederhana Pengukuran kalor reaksi selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dari 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. Pada kalorimeter ini, kalor reaksi = jumlah kalor yang diserap/dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan diabaikan. qreaksi = – qlarutan+ qkalorimeter qkalorimeter = Ckalorimeter x DT Dengan Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter J/oC atau J/K DT = perubahan suhu oC atau K Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil maka dapat diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter. qreaksi = –qlarutan qlarutan = m x c x DT Dengan m = massa larutan dalam kalorimeter g c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter J / atau J / g. K DT = perubahan suhu oC atau K Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap DP = nol sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya. DH = qp Suatu benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dari fluida bila dicelupkan kedalam fluida, maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan diserap oleh fluida hingga tercapai keadaan seimbang suhu benda = suhu fluida. Fenomena diatas sesuai dengan azas black yang menyatakan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda sama dengan jumlah kalor yang diserap fluida. Jika diukur panas jenis benda padat berupa logam dengan menggunakan kalorimeter. mula-mula benda dapat dipanaskan dalam gelas kimia sehingga diasumsikan bahwa tempratur benda sama dengan tempratur uap . Titik didih air tergantung pada tekanan udara dan kemudian menentukan titik didih air berdasarkan tabel yang ada. massa jenis benda padat dapat dihitung menggunakan persamaan = t2 – t1 Dimana mb = massa benda Cb = panas jenis benda tb = temperatur benda mula-mula setelah dipanaskan t1 = temperatur air mula-mula t2 = temperatur kalorimeter saat keadaan seimbang ma = massa air H = harga air kalorimeter Adapun untuk menentukan massa air mula-mula Mam dan massa air setelah dipanaskan Map adalah sebagai berikut Mam Massa kalorimeter + pengaduk + air – massa kalorimeter + pengaduk Map Massa gelas beker + air – massa gelas beaker Untuk menentukan harga air kalorimeter H dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut H = = t2 – t1 Keterangan mb = massa benda kg Cb = panas jenis benda J/kg.°K tb = suhu setelah dipanaskan °K t2 = suhu saat setimbang °K ma = masa benda mula-mula kg t1 = suhu mula-mula °K H = Harga air kalorimeter c = 4200 J/ Didapatkan bahwa kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. Oleh karena itu pada kalor berlaku hukum setelah energi jika dua buah benda yang suhunya barlainan hukum kekelan energi jika dua buah benda yang suhunya berlainan disentukan atau dicampur, benda yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor dan benda yang bersuhu rendah akan menyerap kalor. Banyaknya kalor yang dilepas sama dengan banyaknya kalor yang diserap. pernyataan ini sesuai dengan pernyataan/azas blask yang menyatakan Q lepas = Q terima Dimana kalor jenis merupakan perbandingan diantara kapasitas panas dengan massa benda c = Q/M . t Dimana c = kalor jenis Q = jumlah kalor M =massa benda t = perubahan suhu, perubahan suhu ini dapat dicari dengan t2 – t1 Semakin tinggi suatu benda maka semakin rendah massa benda. kapasitas kalor juga disebut harga air H atau di sebut juga harga air kalorimeter. harga air kalorimeter dapat ditentukan dengan persamaan rumus yang di dapat melalui persamaan azas black yaitu Q lepas = Q terima = t2–t1 + H = mb . Cb tb–t2 t2–t1 H = – H = – t2–t1 Fungsi Kalorimeter Kalorimeter digunakan untuk menentukan kalori energi makanan dalam makanan. Fungsi kalorimeter tergantung pada kekekalan energi dalam sebuah sistem terisolasi tertutup. Dan untuk mengetahui besar energi yang dibebaskan pada suatu sistem menentukan perubahan kalor. Kalorimeter tidak hanya digunakan untuk mengukur kalor jenis bahan logam, melainkan dapat juga digunakan untuk keperluan lain yang berkaitan dengan kalor jumlah kalor. Beberapa kegunaan kalorimeter yang lain adalah untuk menunjukkan asas Black, mengukur kesetaraan kalor listrik, mengukur kalor lebur es, mengukur kalor uap, dan mengukur kalor jenis cairan. Contoh Soal dan Pembahasan Berikut ini adalah beberapa contoh soal kalorimeter beserta pembahasannya yakni sebagai berikut 1. Didalam suatu kalorimeter bom direaksikan 0,16 gram gas metana CH4 dengan oksigen berlebihan , sehingga terjadi reaksi, CH4g + 2 O2g — CO2g + 2H2O g Ternyata terjadi kenaikan suhu 1,56oC . Jika diketahui kapasitas kalor kalorimeter adalah 958 J/oC , massa air didalam kalorimeter adalah 1000 gram dan kalor jenis air 4,18 J/g oC. Tentukanlah kalor pembakaran gas metana dalam kJ/mol. Ar C = 16, H = 1 Penyelesaian Kalor yang dilepas sistem sama dengan kalor yang diserap oleh air dalam kalorimeter dan oleh klorimeternya, maka qsistem = qair + q kalorimeter qair = mair x cair x t = 1000 g x 4,18 J/g oC x 1,56 oC = 6520 J qkal = Ckalorimeter x t = 958 J/oC x 1,56oC = 1494 J maka, qsistem = 6520 + 1494 J = 8014 J = 8,014 kJ Jumlah metana yang dibakar adalah 0,16 gram CH4 = 0,16/16 mol = 0,01 mol maka untuk setiap mol CH4 akan dilepas kalor sebanyak = 801,4 kJ/mol Karena sistem melepas kalor maka perubahan entalpinya berharga negatif sehingga, Hc CH4 = – 801, 4 kJ/ mol 2. Dalam suatu kalorimeter direaksikan 100 cm3 larutan NaOH 1 M dengan 100 cm3 larutan HCl 1 M, ternyata suhunya naik dari 250C menjadi 310C. kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 Jg-1K-1 dan massa jenis larutan dianggap 1 g/cm3. Jika dianggap bahwa kalorimeter tidak menyerap kalor , tentukanlah perubahan entalpi dari reaksi NaOH aq + HClaq NaCl aq + H2O l Penyelesaian qsistem = qlarutan + qkalorimeter karena q kalorimeter diabaikan maka qsistem = qlarutan massa larutan = m NaOH + m HCl = 100 + 100 = 200 gram t = 31 – 25 = 60C = 6 K qlarutan = mlarutan x c larutan x t = 200 gram x 4,18 J gram-1K-1x 6 K = 5016 Joule = 5,016 kJ NaOH = HCl = 0,1 L x 1 mol/L = 0,1 mol Jadi pada reaksi antara 0,1 mol NaOH dengan 0,1 mol HCl terjadi perubahan kalor = 5,016 kJ maka untuk setiap 1 mol NaOH bereaksi dengan 1 mol HCl akan terjadi perubahan kalor = 5,016 kJ/0,1 mol = 50,16 kJ/mol Karena pada saat reaksi suhu sistem naik maka berarti reaksinya eksoterm, dan perubahan entalpinya berharga negatif . Persamaan termokimianya NaOHaq + HCl aq NaClaq + H2O l H = – 50,16 kJ Demikian Penjelasan Materi Tentang Kalorimeter Adalah Pengertian, Prinsip, Jenis, Fungsi dan Contoh Semoga Materinya Bermanfaat Bagi Siswa-Siswi.
Dilansirdari Ensiklopedia, suhu suatu zat dapat diukur dengan termometer. Baca Juga Topik:Membaca Nonsastra Indikator: Peserta didik dapat menemukan ide pokok Bacalah paragraf berikut dengan saksama!Sebaiknya, brokoli dimasak atau direbus dengan air mendidih dalam kondisi setengah matang.
Ketika kita mencampurkan segelas air panas dengan segelas air dingin, maka suatu saat akan didapatkan suhu akhir. Suhu akhir ini berada di antara suhu air dingin dan suhu air panas. Demikian pula jika dua buah zat/benda dengan suhu berbeda, dicampurkan suatu saat akan mempunyai suhu yang sama. Hal ini terjadi karena benda dengan suhu tinggi akan melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan ini akan diserap oleh benda yang bersuhu lebih rendah. Jika kedua benda terisolasi dengan baik, maka jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor yang diterima. Pernyataan inilah yang disebut sebagai Asas Black. Asas Black itu Bagaimana? Asas Black merupakan bentuk lain dari Hukum Kekekalan Energi. Asas Black dapat dituliskan dalam bentuk persamaan berikut. QLepas = QTerima ………. Pers. 1 Keterangan QLepas = jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat Joule QTerima = jumlah kalor yang diterima oleh zat Joule Persamaan 1 menyatakan hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor yang disebut sebagai Asas Black. Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan temperatur zat tersebut. Kemudian, dengan menggunakan persamaan Q = mcT ……………… Pers. 2 besarnya kalor dapat dihitung. Ketika menggunakan persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat menerima kalor, dan temperatur turun berarti zat melepaskan kalor. Dengan menggunakan persamaan 2, maka persamaan 1 dapat dijabarkan secara lebih spesifik sebagai berikut. QLepas = QTerima m1c1T1 = m2c2T2 ..… Pers. 3 dengan T1 = T – Takhir dan T2 = Takhir – T maka kita mendapatkan persamaan berikut. m1c1T1 – Tc = m2c2Tc – T2 ….. Pers. 4 Keterangan m1 = massa benda 1 yang suhunya tinggi kg m2 = massa benda 2 yang suhunya rendah kg c1 = kalor jenis benda 1 J/kgoC c2 = kalor jenis benda 2 J/kgoC T1 = suhu mula-mula benda 1 oC atau K T2 = suhu mula-mula benda 2 oC atau K Tc = suhu akhir atau suhu campuran oC atau K Dengan menggunakan Asas Black, kita dapat menghitung suhu akhir dari dua buah benda atau zat yang dicampurkan. Selain itu, jika kalor jenis salah satu benda diketahui, kita dapat mencari kalor jenis benda kedua. Alat yang digunakan untuk mencari kalor jenis benda atau zat yang menggunakan Asas Black adalah kalorimeter. Apa itu Kalorimeter? Kalorimeter adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kalor atau kalor jenis suatu bahan. Salah satu bentuk kalorimeter ialah kalorimeter ialah kalorimeter campuran yang secara bagan tampak pada gambar di bawah ini. Kalorimeter terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut. □ Sebuah bejana kecil terbuat dari logam tipis yang di gosok mengkilat. Bejana inilah yang dinamakan kalorimeternya. □ Sebuah bejana yang agak besar, untuk memasukkan kalorimeternya. Di antara kedua bejana itu dipasang isolator yang berfungsi untuk mengurangi kehilangan kalor karena dihantarkan atau dipancarkan sekitarnya. □ Penutup dari isolator panas yang telah dilengkapi dengan termometer dan pengaduk. Pengaduk biasanya juga terbuat dari logam sejenis. Percobaan Menentukan Kalor Jenis dengan Kalorimeter A. Dasar Teori Kalorimeter terdiri atas sebuah bejana tembaga tipis yang dimasukkan ke dalam bejana serupa yang lebih besar. Di antara keduanya diberi bahan isolator, bisa berupa udara atau gabus. Bejana ini dilengkapi dengan tutup yang dapat menutup sangat rapat yang diberi tempat untuk pengaduk dan termometer. Pengukuran kalor jenis suatu benda, misalnya logam dilakukan dengan memasukkan logam panas ke dalam kalorimeter berisi air dingin. Ketika benda bercampur dengan air, suatu saat akan didapatkan suhu akhir campuran. Dengan menggunakan Asas Black, kita dapat menentukan kalor jenis suatu zat pada kalorimeter dengan menggunakan persamaan berikut. mbcbTb – Tc = macaTc – Ta + mkckTc – Tk cb = macaTc – Ta + mkckTc – Tk mbTb – Tc Suhu awal air Ta sama dengan suhu awal kalorimeter Tk sehingga persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut. cb = maca + mkckTc – Ta mbTb – Tc Keterangan mb = massa benda kg ma = massa air kg mk = massa kalorimeter kg cb = kalor jenis benda J/kgoC ca = kalor jenis air J/kgoC ck = kalor jenis bahan kalorimeter J/kgoC Tb = suhu awal benda oC Ta = suhu awal air oC Tk = suhu campuran atau suhu akhir oC B. Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini, kalian diharapkan mampu 1. Menggunakan kalorimeter dengan baik dan benar. 2. Menentukan kalor jenis suatu benda. C. Alat dan Bahan 1. Bejana kalorimeter dan kelengkapannya 2. Termometer 3. Pemanas spritus 4. Logam berbentuk kubus besi dan kuningan 5. Gelas beker 6. Air 7. Kaki tiga D. Langkah Kerja 1. Timbanglah bejana kalorimeter kosong beserta pengaduknya. Isilah bejana tersebut dengan air hingga hampir penuh. Timbang lagi kalorimeter setelah berisi air. 2. Ukurlah suhu air di dalam kalorimeter. Catat sebagai suhu awal air dan suhu awal kalorimeter. 3. Siapkan pembakar spritus, gelas beker yang diisi air, dan logam yang akan diukur. Masukkan logam ke dalam gelas beker, kemudian panaskan. Tunggu hingga air mendidih. 4. Ukurlah suhu air di dalam gelas beker pada saat air mendidih sebagai suhu awal logam tb. 5. Pindahkan logam secepatnya ke dalam kalorimeter dan tutup rapat-rapat sambil diaduk-aduk. 6. Catatlah suhu akhir campuran. 7. Ulangilah langkah 1 – 5 sebanyak 3 kali. Kemudian ulangilah untuk jenis logam yang lain. E. Pembahasan 1. Apakah tujuan kalorimeter diaduk? 2. Dengan menggunakan asas Black, hitunglah kalor jenis logam yang kalian ukur. Jangan lupa sertakan pula nilai ketidakpastiannya. Buatlah laporan hasil eksperimen kalian. Kumpulkan hasilnya kepada guru kalian. Contoh Soal dan Pembahasan Anis menyiapkan minuman es teh untuk pekerja di rumahnya dalam suatu wadah. Ia mencampur 0,5 kg es yang bersuhu 5oC dengan 1 kg air teh yang suhunya 20oC. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, ces = J/kgoC, dan cair = J/kgoC, berapa suhu akhir minuman tersebut? Penyelesaian Diketahui mes = 0,5 kg Tes = -5oC ces = J/kgoC mair = 1 kg Tair = 20oC cair = J/kgoC Ditanyakan suhu akhir campuran Tc = …? Jawab Untuk mencari suhu campuran, gunakan persamaan berikut. Qair = Qes ≫ mair × cair × Tair = mes × ces× Tes ≫ mair × cair × Tair – Tc = mes × ces× Tc – Tes ≫ 1 × × 20 – Tc = 0,5 × × Tc – -5 ≫ – Tc = + 5 ≫ 42020 – Tc = 105Tc + 5 ≫ – 420Tc = 105Tc + 525 ≫ 105Tc + 420Tc = – 525 ≫ 525Tc = ≫ Tc = ≫ Tc = 15 Jadi, suhu akhir minuman tersebut adalah 15oC. 2. Sebuah logam bermassa 0,2 kg dipanaskan sampai 200oC. Kemudian, logam itu dimasukkan pada 450 g air dengan suhu 25oC yang ditempatkan pada bejana kalorimetere aluminium 200 g. Ditemukan suhu akhir campuran adalah 40oC. Jika kalor jenis air J/kgoC dan kalor jenis bahan kalorimeter 900 J/kgoC, hitunglah kalor jenis logam tersebut. Penyelesaian Diketahui mlog = 0,2 kg Tlog = 200oC Tair = Tkal = 25oC mair = 450 g = 0,45 kg cair = J/kgoC mkal = 200 g = 0,2 kg ckal = 900 J/kgoC Tc = 40oC Ditanyakan kalor jenis logam clog = …? Jawab Untuk mencari kalor jenis logam, kita gunakan persamaan berikut. ≫ clog = maircair + mkalckalTc – Tair mlogTlog – Tc ≫ clog = 0,45 × + 0,2 × 90040 – 25 0,2200 – 40 ≫ clog = + 18015 0,2160 Dengan demikian, kalor jenis logam tersebut adalah 970,31 J/kgoC.
1XUUWV.