KALORIMETER

A. Pengertian

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat

dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.

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 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.

B. Penemu Kalorimeter (Joseph Black)

Joseph black

Ketika Joseph Black, ahli kimia-fisika dari Skotlandia, menjabat profesor di

Universitas Edinburgurh, kelasnya selalu dipenuhi murid-murid dari seluruh Eropa

yang ingin mendengarkan kuliahnya yang sering disertai demonstrasi percobaan yang

menarik.

Beberapa percobaan yang Black lakukan ketika mengajar masih sering dilakukan

oleh guru kimia sekolah saat ini, misalnya menambahkan karbon dioksida ke lilin

yang menyala di dalam stoples, dan mengeluarkannya melalui selang ke larutan

kalsium.

Black menghabiskan banyak waktunya untuk mengamati perpindahan kalor.

Karena sering berkutat di laboratorium, ia berhasil mendapatkan penemuan yang

sangat penting di tahun 1761, yaitu kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diserap

oleh suatu zat, bukan untuk menaikkan suhu zat tersebut, tetapi digunakan untuk

mengubah wujudnya. Kita dapat mengamati kalor laten dalam kehidupan sehari-hari,

misalnya, ketika air (zat cair) yang dipanaskan berubah menjadi uap air (zat gas).

Black juga membuktikan bahwa setiap benda menyerap kalor yang berbeda untuk

menaikkan suhunya sebanyak satu derajat. Inilah yang sebenarnya kita ukur ketika

menggunakan kalorimeter, alat yang diciptakan oleh Balck. Black jugalah orang yang

dianggap sebagai penemu gas karbon dioksida.

Joseph Black adalah guru dari James Watt, penemu mesin uap yang justru lebih

terkenal daripada Black sendiri. temuan-tenuan black terbukti bermanfaat bagi Watt

untuk semakin meningkatkan kinerja mesin uapnya.

C. Jenis Kalorimeter

1. Kalorimeter bom

Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor

(nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih)

suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada

tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan

sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

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 / g.oC ) 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 = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol )

Maka:

                   DE = qv

2. Kalorimeter sederhana ( Larutan )

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 / g.oC ) 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 :

  mb . Cb . ( tb-t2 ) = ( ma . Ca + H ) ( 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 beker)

Untuk menentukan harga air kalorimeter (H) dapat ditentukan dengan

rumus sebagai berikut

H = mb  . Cb (tb – t2) = ma . Cb (t2 - tb)

                              (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/kg.k

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  adalah kalor jenis, Q adalah

jumlah kalor, adalah massa benda dan ∆t adalah perubahan suhu perubahan suhu

ini dapat dicari dengan t2 – t1. Dimana suhu saat setimbang kurang dengan suhu

mula – mula, kalor jenis zat disebut dengan kalorimeter.

 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 trima

mb  . Cb (tb – t2) = (ma . Ca  + H) (t2 – t1)

ma  . Ca + H = mb . Cb (tb – t2)

(t2  –  t1)

H = mb  . Cb (tb – t2)  -  ma . Cb

(t2  –  t1)

H = mb  . Cb (tb – t2)  -  ma . Cb  (t2  –  t1)

(t2  –  t1)

D. DAFTAR PUSTAKA

http://www.wikipedia.co.id

http://www.ilmubiologi.com/macam-macam kalorimeter