BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor. kalorimeter ini terdiri atas

bejana yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Bejana diselimuti

penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Kalorimeter

sederhana dapat dibuat menggunakan wadah styrofoam. Untuk mengukur kalor

reaksi dalam kalorimeter, perlu diketahui terlebih dahulu kalor yang dipertukarkan

dengan kalorimeter sebab pada saat terjadi reaksi, sejumlah kalor dipertukarkan

dengan kalorimeter sebab pada saat terjadi reaksi, sejumlah kalor dipertukarkan

antara sistem reaksi dan lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Besarnya

kalor yang diserap atau dilepaskan oleh kalorimeter dihitung dengan persamaan :

Q kalorimeter = Ck . T

dengan Ck adalah kapasitas kalor kalorimeter.

Metode lain menentukan kalor adalah didasarkan pada hukum kekekalan

energi yang menyatakan bahwa energi semesta tetap. Artinya kalor yang

dilepaskan oleh zat X sama dengan kalor yang diterima oleh zat Y. Anda sering

mencampurkan air panas dan air dingin, bagaimana suhu air setelah dicampurkan?

pada proses pencampuran, kalor yang dilepaskan oleh air panas diserap air dingin

hingga suhu campuran menjadi sama. Secara matematika dirumuskan sebagai

berikut : Qair panas = Q air dingin. Jadi, pertukaran kalor dianatar zat – zat yang

berinteraksi, energi totalnya sama dengan nol, sehingga pada percobaan ini dapat

diketahui sifat – sifat kalorimeter, menentukan berapa banyak panas yang diserap

oleh kalorimeter, termometer dan pengaduknya. Dalam percobaan ini kita menguji

kalorimeter untuk mendapatkan tetapan kalorimeter untuk suatu kalorimeter yang

mengandung 50 ml air.

Dalam percobaan ini akan menguji untuk mendapatkan tetapan

kalorimeter untuk suatu kalorimeter yang mengandung 50 ml air, dijelaskan

1

tentang kegunaan kalorimeter seta cara – cara penggunaannya. Dimana

kalorimeter digunakan untuk mengukur energi dalam dan sistem kerjanya.

1.2 Tujuan

Mengetahui sifat – sifat kalorimeter.

Mengetahui jenis – jenis kalorimeter.

Mengetahui tentang asas Black, serta

Mengetahui tetapan kalorimeter yang didapat dalam percobaan ini.

2

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Kalorimeter adalah ilmu ”perhitungan kalori”. Kalorimeter sering

digunakan untuk mengukur energi yang diperoleh atau yang dilepaskan selama

reaksi kimia, proses biologi, atau aktivitas. Teknik kalorimetri didasarkan pada

prinsip kekekalan energi (energi termal), yang sudah dibicarakan sebelumnya.

Kalorimeter adalah suatu peralatan berupa wadah tertutup yang

memungkinkan terciptanya suatu sistem termal yang tertutup. Secara ideal, tidak

mungkin terjadi perpindahan kalor dari lingkungan sekitar kedalam sistem atau

dari sistem ke lingkungan sekitar. Kondisi yang ideal itu, direalisasikan melalui

rancangan dan kontruksi kalorimeter yang baik. Kalorimeter tersusun dari sebuah

wadah yang terbuat dari logam yang tertahan lama, kaca, atau bahan lainnya yang

kuat yang biasanya dilingkupi oleh suatu bahan isolator yang baik seperti

stirofoam, yang menghalangi perpindahan kalor. Wadah diisi dengan suatu materi

yang diketahui komposisi, suhu, dan tingkah laku termalnya. benda yang akan

diuji coba, dengan kandungan termal yang belum diketahui, dimasukkan kedalam

wadah tersebut.

Jika seseorang peneliti ingin mengetahui jumlah kalor yang dilepaskan

dalam suatu reaksi kimia, proses biologi, atau massa, ia memasukkan benada

percobaan tersebut ke dalam wadah. Anggaplah bahwa setiap perubahan suhu dan

atau keadaan cairan berkaitan dengan kandungan energi pada benda percobaan.

Sekarang proses termal dapat diukur, dengan mengetahui bahwa energi kalor yang

didapatkan oleh benda yang lebih dingin harus sama energi yang dilepaskan oleh

benda yang lebih hangat (yakni, tidak terjadi perubahan netto pada kalor yang

dikandung oleh suatu sistem). Pernyatan – pernyataan ini sepada namun dapat

dinyatakan secara terpisah melalui persamaan :

Q yang diperoleh = Q yang dilepas atau

Q = O

yang sepadan dengan :

3

mc T yang diperoleh = mc T yang diperoleh atau

( mc T yang diperoleh )= ( mc T yang diperoleh ) = 0

Kalorimetri dapat digunakan untuk menentukan salah satu dari variabel –

variabel yang terdapat dalam persamaan kalor, jika yang lain diketahui : suhu

akhir suatu campuran, kapasitas kalor spesifik dari beberapa bahan yang tidak

diketahui dan massa bahan yang terdapat didalam wadah.

Teknik kalorimetri dapat dipakai untuk menentuakan Basal Metabolic

Rate (BMR). Seseorang ditempatkan didalam ruangan kecil, tertutup berisi udara

dingin yang diketahui massa 9M), kalor spesifik (c) dan temperatur (T)nya. energi

dalam bentuk kalor dilepaskan dari orang yang hangat tersebut dan memanasi

udara yang bersikulasi diruangan itu. Sejumlah energi yang dilepaskan persatuan

waktu dari subjek dihitung dengan menggunakan peralatan yang berada diluar

ruangan.

(Stephan Bresnick, 2002)

Kuantitas panas Q yang diserap atau dilepaskan suatu benda saat

dipanaskan atau didinginkan sebanding dengan perubahan suhu T dan massa

benda :

Q = m .c. T

faktor konstanta c adalah kapasitas kalor jenis dari benda yang bergantung

pada bahan material tersebut, contohnya : kapasitas kalor jenis dari logam yang

terbentuk butiran – butiran logam setelah ditimbang lalu dipanaskan dengan uap

panas t1 dan dicampurkan dengan air yang telah ditimabng dengan suhu sebesar t2

didalam calorimeter. Setelah tercampur, butiran dan air akan mencapai suhu

setimbang ts melalui pertukaran panas.

Kuantitas kalor yang dilepaskan oleh butiran logam dengan massa m1 dan

kapasitas kalor jenis butiran C1 adalah :

Q = m1 . c1 . (t1 – ts)

Sebanding dengan kuantitas kalor yang diserap oleh air dengan massa m2:

Q = m1 . c2 . (ts – t2 )

4

Bila kapasitas kalor jenis air c2 diketahui, suhu t1 sama dengan suhu uap,

kapasitas kalor jenis c1 dapat dihitung dengan mengukur besaran t2, ts, m1, dan m2 :

Tabung kalorimeter juga menyerap panas yang dilepaskan oleh butiran.

Untuk itu, kapasitas kalor calorimeter :

ck = c2 . NA

NA adalah nilai akhir calorimeter sehingga kuantitas kalor yang diserap

dari persamaaan Q2 dapat ditulis sebagai :

Q2 = (m2 + NA) c2. (ts – t2)

dan persamaan c1 = c2 dapat menjadi :

(Muhammad, Hikam. 2005)

Alat paling penting untuk mengukur U adalah calorimeter bom

adiabatik. Perubahan keadaan yang dapat berupa reaks kimia berawal didalam

wadah bervolume tetap yang disebut bom. Bom tersebut direndam di bak air

berpengaduk dan keseluruhan alat itulah yang disebut kalorimeter. Kalorimeter itu

juga direndam dalam bak air luar. Temperatur air didalam kalorimeter dan

didalam bak luar dipantau dan diatur sampai nilainya sama, hal ini dilakukan

untuk memastikan tidak adanya kalor yang hilang sedikitpun dari kalorimeter ke

lingkungannya (bak air). Sehingga kalorimeter itu adiabatik.

Perubahan temperature T dari kalorimeter yang dihasilkan dari reaksi

sebanding dengan energi yang dibebaskan atau diserap sebagai kalor. Oleh karena

itu, dengan mengukur T tidak dapat menentukan qv sehingga kita dapat

mengetahui U. Konvensi dari T menjadi qv tidak bias lepas dari kapasitas

kalor C dari kalorimeter. C adalah koefisien perbandingan antara energi yang

diberikan sebagai kalor dan kenaikan temperature yang disebabkannya :

q = C x T

Untuk mengukur C, kita alirkan arus listrik melalui pemanas dalam

kalorimeter dan kita tentukan kerja listrik yang kita lakukan padanya. Semua

5

energi yang kita berikan sebagia kerja berjalan melewati batas antara pemanas dan

kalorimeter sebagai kalor dan menyebabkan kenaikan temperatur. Karena kita

secara tak langsung mengukur kalor yang diberikan, dan dapat mengukur

kenaikan temperatur kalorimeter yang disebabkannya, kita dapat menarik

kesimpulan tentang nilai C dan menggunakan nilai itu untuk menfsirkan kenaikan

temperatur yang dihasilakan oleh reaksi. Alternatif yang lain adalah

membandingkan kenaikan temperatur sampel uji dengan standar yang diukur pada

kondisi yang sama. Kemudian kita dapat meghitung kalor yang dihasilkan sample

dengan menggunakan :

Namun demikian, pada beebrapa tahap, nilai qstandar harus sudah ditentukan

pengukuran kapasitas kalor kalorimeter. Dalam termodinamika, kita tidak pernah

mengukur kalor secara langsung tetapi dapat mengetahui nilainya dari pengukuran

kerja atau perubahan temperatur.

(R. W. Atkins. 1999)

6

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Kalorimeter

Pengaduk

Bahan isolasi

Termometer

Gelas ukur

Hot plate

Pipet tetes

Stopwatch

3.1.2 Bahan

Aquadest

karet gelang

3.2 Prosedur Percobaan

Disiapkan semua alat – alat yang digunakan dan dipasang alat calorimeter

beserta termometer.

Diukur 50 ml air dengan gelas ukur, dimasukkan didalam calorimeter,

diaduk dan dicatat suhu air dalam calorimeter setiap 30 detik hingga menit

ke – 4.

Diukur 50 ml air dengan gelas ukur, dimasukkan dalam gelas ukur, lalu

dipanaskan diatas hot plate.

Tepat pada menit ke – 4, dimasukkan air panas yang suhunya telah

diketahui (diukur) sebelumnya.

Dicatat suhu air dalam calorimeter tiap 30 detik dan diaduk samapi menit

ke – 8.

7

Dibuatlah kurva antara waktu vs suhu untuk memperoleh suhu maksimum

yang tepat.

8

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

Waktu, menit Suhu, 0oC Waktu, menit Suhu, 0oC

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

28oC

28oC

28oC

28oC

28oC

28oC

28oC

28oC

28oC

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8

46oC

46oC

45oC

44oC

43oC

43oC

43oC

42oC

Keterangan : suhu air panas = 75oC

4.2 Perhitungan

keterangan :

Tad = suhu air dingin awal (oC)

Tap = suhu air panas awal (oC)

Tt = suhu akhir campuran (oC)

C = Kapasitas akhir (4,18J/goC)

Ckal = Tetapan kalorimeter (J/oC)

1. Massa air (g)

9

2. Jumlah kalor yang diserap air dingin (J)

3. Jumlah kalor yang dilepas air panas (J)

4. Jumlah kalor yang diserap calorimeter (J)

5. Tetapan kalorimeter (J/Co)

4.3 Pembahasan

Kalor merupakan bentuk energi, yaitu energi panas. Oleh karena itu, pada

kalor berlaku hukum kekekalan energi kalor. Jika dua buah benda yang suhunya

berlainan disentuhkan atau dicampur, benda yang suhu tinggi akan melepaskan

kalor yang lepaskan sama dengan kalor yang diserap. Banyaknya kalor yang

dilepaskan sama dengan kalor yang diserap. Pernyataan ini pertama kali

10

dikemukakan oleh Black. Oleh karena itu, pernyataan tersebut sering disebut asas

Black, yang secara matematis dapat dituliskan :

Q lepas = Q serap

Berdasarkan asas Black, kita dapat menghitung kalor jenis suatu zat. Alat

yang digunakan untuk menentukan kalor jenis zat disebut kalorimeter.

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter

umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Prinsip kerja

kalorimeter adalah sebagai berikut :

Kalorimeter terdiri atas bejana logam yang jenisnya telah diketehui,

dinding penyekat dari isolator yang berfungsi untuk mencegah terjadinya

permabatan kalor ke lingkungan sekitar, termometer, dan pengaduk. Bejana logam

berisi air yang suhu awalnya dapat diketahui dari termometer. Jika sebuah bahan

yang belum diketahui kalor jenisnya dipanaskan, kemudian dimasukkan kedalam

kalorimeter dengan cepat, kalor jenis bahan itu dapat dihitung. Untuk

mempercepat terciptanya keseimbangan termal, bersamaan dengan

dimasukkannya bahan kedalam kalorimeter, air dalam bejana diaduk.

Keseimbangan termal terjadi jika suhu yang ditunjukkan oleh termometer sebuah

konstan. Pada saat terjadi keseimbangan termal itulah kalor jenis bahan dapat

dihitung berdasarkan asas Black.

Ada beberapa jenis kalorimeter, diantaranya :

1. Kalorimeter Bom

Kalorimeter bom digunakan khusus untuk menentukan kandungan energi

dalam makanan dan lemak. Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya

diletakkan dalam cangkir platina.

2. Kalorimeter Elektrik

Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair.

Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut. Sejumlah massa zat cair

contoh (mkg) dimasukkan kedalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya

diketahui (JK-1). kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu t

sekon secara elektrik oleh pemanas listrik dengan kuat arus I, ampere. Kenaikan

suhu ( ToC) selama selang waktu t diukur dengan termometer. Energi listrik yang

11

diberikan kepada zat cair dalam selang waktu t adalah VIt (Joule). Jika dianggap

tidak ada kalor yang hilang, maka energi kalor yang diserap oleh kalorimeter dan

zat cair adalah (C T + mc T) = (mc + C) T. Sesuai kekekalan energi :

VIt = (mc + C) T

3. Kalorimeter Aluminium

Pada dasrnya kalorimeter didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi

didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan

sekitarnya.

Panas merupakan suatu energi yang bila ditambahkan kesebuah benda

menyebabkan kandungan energi dalamnya bertambah dan oleh karena itu

temperaturnya akan naik. Banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

1oK pada benda disebut kapasitas panas.

Setiap benda akan membiarkan respon yang berbeda terhadap pengambilan atau

penambahan panas, dinamakan kapasitas panas jenis.

dimana :

C = Kapasitas panas (J/K)

c = Kapasitas panas jenis (J/Kg.K)

Q = Jumlah panas (J)

T = beda temperature (K)

m = massa (kg)

Energi yang diterima air dingin tidak sama dengan yang dilepaskan air

panas, karena pada system calorimeter semakin lama proses calorimeter diaduk

maka panas yang didapat semakin bagus untuk diserap. Sehingga air dingin

12

memiliki energi yang lebih kecil dibandingkan energi yang dilepaskan air panas

yang sangat besar.

Berikut ini grafik antara sumbu X sebagai waktu (menit), dan sumbu Y

suhu (oC)

Dari grafik berkut didapat bahwa pada 0 detik sampai 4 menit suhu yang

diperoleh sama, yaitu 28oC. Hal ini disebabkan belum adanya perpindahan

kalor,air masih tidak tercampur apa – apa (zat lain). Tetapi, setelah ditambahkan

air panas dengan suhu 75oC, grafik dari tetapan kalorimeternya berubah

(mengikat) karena air panas memberikan energi kalor pada air yang belum

tercampur zat lain sehingga suhunya berubah bertambah menurun hingga 42oC.

13

BAB 5

PENUTUP

5.1 kesimpulan

Sifat – sifat kalorimeter mempunyai sifat khas dalam mengukur panas. Ini

dapat terjadi pada calorimeter sendiri (baik gelas atau politena atau logam)

mengisap panas, sehingga tidak semua panas terukur.

Ada beberapa jenis kalorimeter, yaitu :

a. Kalorimeter Bom

b. Kalorimeter Elektrik

c. Kalorimeter Alumunium

Asas Black pertama kali dikemukakan oleh Joseph Black, dimana energi

yang dilepas oleh suatu system ke system lain yang menyerap atau

menerima kalor jumlahnya harus sama. Secara matematis pernyataan

diatas dinyatakan sebagai :

Q lepas = Q serap

dan dikenal asas Black

Tetapan kalorimeter yang didapat dalam percobaan ini adalah 195,94 J/oC.

5.2 Saran

Sebaiknya menggunakan jenis kalorimeter bom, sehingga dapat mengetahui

perbedaan kedua jenis kalorimeter ini.

14

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1999.Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Bresnich, Stephen. 2002.Intisari Fisika. Jakarta : Hipokrates.

Hikam, Muhammad. 2005. Eksperimen Fisika Dasar. Jakarta : Kencana

15