LAPORAN TUGAS AKHIRrepository.unugha.ac.id/152/1/9.pdf · 2018. 12. 15. · LAPORAN TUGAS AKHIR ......
Transcript of LAPORAN TUGAS AKHIRrepository.unugha.ac.id/152/1/9.pdf · 2018. 12. 15. · LAPORAN TUGAS AKHIR ......
LAPORAN TUGAS AKHIR
Kinerja Bom Kalorimeter Pada Pengukuran Nilai Kalor Biosolar
(Performance of Bom Calorimeter to Measuring Calorific Value of Biosolar)
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi
Diploma III Teknik Kimia
Program Diploma Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro
Semarang
Disusun oleh :
BELLA ANDHANY 21030113060092
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
2016
HALAMAN PENGESAHAN
Nama : Bella Andhany
NIM : 21030113060092
Program Studi : Diploma III Teknik Kimia
Fakultas : Teknik
Universitas : Diponegoro
Dosen Pembimbing : Ir. Hj Dwi Handayani MT
Judul Bahasa Indonesia : Kinerja Bom Kalorimeter pada Pengukuran Nilai Kalor
Biosolar
Laporan Tugas Akhir ini telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari :
Tanggal :
Semarang, Agustus 2016
Dosen Pembimbing,
Ir. Hj Dwi Handayani, MT
NIP. 195510081982032001
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposal Tugas Akhir yang
berjudul “Kinerja Bom Kalorimeter Pada Pengukuran Nilai Kalor Biosolar”
yang terselesaikan tepat pada waktunya.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan praktikum ini tidak
terlepas dari bantuan berbagai pihak, maka dengan hati yang tulus ikhlas penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ir. H. Zainal Abidin, MS. selaku Ketua Program Studi Diploma III
Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
2. Ir. Wahyuningsih, MT. selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik
Kimia Program Diploma Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
3. Dr. Vita Paramitha, ST, MM, M.Eng, selaku Sekretaris Program Studi
Diploma III Teknik Kimia Program Diploma Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro.
4. Ir. Hj Dwi Handayani MT selaku dosen pembimbing Kerja Praktek dan
Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dengan baik hingga
Laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
5. Ir. Deddy Kurniawan W. MM selaku dosen wali kelas B angkatan 2013,
yang telah memberikan semangat dan doa kepada penyusun.
6. Seluruh Dosen Program Studi Diploma III Teknik Kimia Program Studi
Diploma Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
7. Ayah dan Ibu yang selalu mendoakan dan memotivasi untuk senantiasa
bersemangat dan tak mengenal kata putus asa. Terima kasih atas
ii
segala dukungannya, baik secara material maupun spiritual hingga
terselesaikannya laporan ini.
8. Keluarga besar Grafena angkatan 2013 yang telah memberikan
informasi, semangat, dan dukungan dalam menyelesaikan laporan ini.
9. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya laporan ini.
Semoga segala bantuan yang telah diberikan, diberi balasan yang setimpal
dari Allah SWT. Penulis menyadari bahwa laporan praktikum ini masih jauh dari
kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang membangun bagi kita semua
sangatlah diperlukan.
Semarang, Agustus 2016
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
Halaman Pengesahan........................................................................................... ii
Kata Pengantar..................................................................................................... iii
Daftar isi............................................................................................................... v
Daftar Tabel......................................................................................................... vii
Daftar Gambar..................................................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah.............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah......…............................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan bakar................................................................................................ 4
2.1.1 Jenis-Jenis Bahan Bakar................................................................... 4
2.2 Biosolar........................................................................................................ 6
2.2.1 Keunggulan Biosolar.......................................................................... 7
2.2.2 Kekurangan Biosolar.......................................................................... 8
2.3 Panas Pembakaran........................................................................................ 8
2.4 Kalor............................................................................................................... 9
2.5 Jenis-Jenis Kalorimeter................................................................................. 11
2.6 Kalorimeter Bom........................................................................................... 12
2.7 Pengadukan.................................................................................................. 14
2.8 Densitas (Berat Jenis)................................................................................... 14
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT
3.1 Tujuan........................................................................................................ 16
3.2 Manfaat….................................................................................................. 16
iv
BAB IV PERANCANGAN ALAT
4.1 Spesifikasi Alat Kalorimeter Bom ............................................................... 17
4.2 Bagian-Bagian Alat dari Kalorimeter Bom................................................. 18
4.2.1 Control Panel.................................................................................... 18
4.2.2 Tangki Kalorimter Bom..................................................................... 19
4.3 Cara Kerja Alat Kalorimeter Bom.................................................................. 20
BAB V METODOLOGI
5.1 Bahan dan Alat yang Digunakan............................................................... 21
5.2 Prosedur Percobaan................................................................................. 21
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
6.1 Hasil Pengamatan dan Hasil Perhitungan................................................ 23
6.2 Pembahasan............................................................................................. 23
6.2.1 Data Hasil Pengamatan................................................................... 23
6.2.2 Perbandingan Dengan Teori............................................................ 26
PENUTUP........................................................................................................... 27
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 28
DAFTAR TABEL
1. Tabel 1. Alat............................................................................................ 21
2. Tabel 2. Bahan........................................................................................ 21
3. Tabel 3. Hasil Pengamatan..................................................................... 23
4. Tabel 4. Hasil Perhtungan...................................................................... 29
DAFTAR GAMBAR
1. Alat Kalorimeter Bom........………………………..…………..…...................... 17
2. Grafik Hbungan Temperatur Biosolar Dengan Nilai Kalor............................. 25
ABSTRAK
Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor yaitu : massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu. Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Sedangkan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan adalah kalorimeter. Jenis kalorimeter dibagi menjadi 2, yaitu kalorimeter bom dan kalorimeter larutan. Biosolar merupakan campuran solar dengan minyak nabati yang didapatkan dari minyak kelapa sawit atau crude palm oil (CPO). Menurut Balai Rekayasa Disain dan Sistem Teknologi Biosolar memiliki nilai kalor sebesar 37000 MJ/kg. Pada penelitian ini mempelajari tentang pengaruh suhu terhadap kinerja kalorimeter bom pada pengukuran nilai kalor biosolar. Power kalorimeter dihidupkan, lalu mengisi tabung bom dengan biosolar sebanyak 500 ml, dan tabung air sebanyak 5 liter kemudian memasukkan variabel T1 (suhu sampel 40
oC, suhu air 30
oC). Selanjutnya menghidupkan
heater agar sampel bisa mencapai T1, saat suhu sampel dan suhu air sudah mencapai T1 , matikan heater dan tekan tombol pemantik, terakhir amati perubahan ke dua variabel catat ( suhu ini sebagai T2). Nilai kalor reaksi yang didapat antara lain 36082,28 MJ/kg, 36208,87 MJ/kg, 36335,48 MJ/kg, 36462,09 MJ/kg, 36588,69 MJ/kg. Percobaan terbaik adalah yang kedua dengan menghasilkan nilai kalor reaksi 36588,69 MJ/kg.
Kata Kunci : Kalorimeter bom, Biosolar, Nilai kalor .
ABSTRACT
Heat engine is defined as energy heat possessed by a substance.In general for detecting the presence of heat engine owned by an object namely by measuring temperature the package.Big or small the heat engine needed an object ( a substance ) dependent on 3 factors: a mass of substances, a kind of a substance ( heat engine among, and changes in temperature.Measurement of the amount of heat engine reaction absorbed or released at a a chemical reaction with experiment called kalorimetri.While an instrument used to measure the number of heat engine ( a value calories ) who were freed is the calorimeter.A kind of the calorimeter divided into 2, namely the calorimeter bombs and the calorimeter solution.Biosolar is a mixture solar with oil vegetable obtained from oil palm or crude palm oil ( cpo ).According to balai engineering design and technology system biosolar having value heat engine of 37000 kJ/kg.To research will study of the influence of temperature of the performance of the calorimeter bomb on measuring value heat engine biosolar. The calorimeter brought power , and fill tube bomb with biosolar as many as 500 ml , and water tubes as many as 5 litres of then inserting variable t1 ( temperature sample 40
oc , this water
temperature 30oc ) .Next life heater to sample can reach t1 , when the temperature sample
and temperature water has reached t1 , turn off heater and press the grow , last observe a change to two variables recorded ( temperature this as t2 ) .Value heat engine reaction obtained among others 36082,28 kJ/kg, 36208,87 kJ/kg, 36335,48 kJ/kg, 36462,09 kJ/kg, 36588,69 kJ/kg. Experiment was best to the second with produce values heat engine reaction 36588,69 kJ/kg .
Keywords: bomb calorimeter, Biosolar, heating value.
Email : [email protected]
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Biosolar merupakan campuran solar dengan minyak nabati yang didapatkan
dari minyak kelapa sawit atau crude palm oil (CPO). Sebelum dicampurkan
minyak kelapa sawit direaksikan dengan methanol dan ethanol dengan
katalisator NaOH atau KOH untuk menghasilkan fatty acid methyl ester (FAME).
Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak
dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah
melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat
pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat
menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan
sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel
petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.
Biosolar merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan
bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena biodiesel
merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di
mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan
infrastruktur zaman sekarang. (wikipedia,2016)
Bom kalorimeter berkaitan dengan pengukuran besaran energi suatu materi.
Jenis alat kalorimeter yang non aliran dan telah lazim digunakan berupa bom
kalorimeter untuk penentuan nilai kalor bahan bakar padat dan bahan bakar cair.
Masalah bom kalorimeter berkaitan dengan ukuran besaran energi suatu materi.
2
Besaran-besaran energi mencakup sifaf termodinamika sistem, nilai kalor
biasanya dinyatakan dalam kalori/gram. Bom kalorimeter ksusus digunakan
untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran
yang terjadi dalam bom akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom,
oleh karena itu tidak ada kalor yang akan terbuang ke lingkungan
(Diannovitasari, 2012).
Salah satu sifat yang harus dipunyai dari bahan bakar (biosolar) adalah
Angka Oktan (Octane Number) dari bahan bakar tersebut. Angka Oktan adalah
angka yang menunjukkan berapa besar tekanan maksimum yang bisa diberikan
di dalam mesin sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin,
campuran bensin dan udara (berbentuk gas) bisa terbakar sendiri secara
spontan sebelum terkena percikan api dari busi. Jadi, semakin tinggi angka
oktannya, semakin lama bensin itu terbakar spontan. Bahan bakar harus
mempunyai angka oktan yang sesuai dengan yang di persyaratkan oleh
kendaraan. Kendaraan dengan perbandingan kompresi yang lebih tinggi
memerlukan angka oktan yang lebih tinggi untuk mengurangi terjadinya ketukan
(knocking). Kenaikan nilai oktan juga meninggikan angka panas jenis.
Calorific value (H, juga disebut heat value) menunjukkan jumlah energi yang
dihasilkan oleh suatu bahan per satuan massa setelah terbakar
sempurna.Semakian tinggi calorific value suatu bahan bakar maka energi yang
dihasilkan pun akan semakin efisein, karena menghasilkan panas yang lebih
besar dengan massa yang sedikit. Untuk menaikkan angka oktan dari suatu
bahan bakar biasa diperoleh dengan memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead),
Methanol, Ethanol atau dengan memberikan Zat aditif.
3
Untuk mengetahui nilai kalor Biosolar, maka dilakukan penelitian mengenai
pengukuran nilai kalor Biosolar dengan bom kalorimeter untuk mengetahui
pengaruh perubahan suhu dengan perubahan kalor yang terjadi.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas, maka untuk mengetahui lebih
mendalam tentang penentuan panas pembakaran maka dilakukanlah suatu
percobaan tentang penentuan panas pembakaran dengan bom kalorimeter,
bagaimana pengaruh perubahan suhu dengan perubahan kalor yang terjadi pada
percobaan? Untuk mengetahui nilai kalor dilakukan dengan metode kalorimeter.
Satuan kalor yang timbul dinyatakan dalam satuan kalor. Bagaimana cara
mengukur nilai kalor dengan menggunakan bom kalorimeter ?, dan bagaimana
cara pengoprasian bom kalorimeter ?
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Bakar
Bahan bakar adalah suatu materi apapun yang bisa diubah menjadi
energi. Biasanya bahan bakar mengandung energi panas yang dapat dilepaskan
dan dimanipulasi. Kebanyakan bahan bakar digunakan manusia melalui
proses pembakaran (reaksi redoks) di mana bahan bakar tersebut akan
melepaskan panas setelah direaksikan denganoksigen di udara. Proses lain
untuk melepaskan energi dari bahan bakar adalah melalui reaksi eksotermal dan
reaksi nuklir (seperti Fisi nuklir atau Fusi nuklir). Hidrokarbon(termasuk di
dalamnya bensin dan solar) sejauh ini merupakan jenis bahan bakar yang paling
sering digunakan manusia. Bahan bakar lainnya yang bisa dipakai adalah logam
radioaktif. (wkipedia, 2016)
Calorific value (H, atau panas jenis) merupakan kandungan energi suatu
bahan per satuan massa yang dilepas saat bahan tersebut total terbakar. Salah
satu cara pengelompokan kualitas suatu BBM adalah dengan tingkat research
octane number-nya (RON, atau nilai oktan). Semakian tinggi calorific value suatu
bahan bakar maka energi yang dihasilkan pun akan semakin efisein, karena
menghasilkan panas yang lebih besar dengan massa yang sedikit. (Ronaldo
Izron ,2012)
2.1.1 Jenis-jenis Bahan Bakar
1. Berdasarkan bentuk dan wujudnya
Bahan bakar padat
5
Bahan bakar padat merupakan bahan bakar berbentuk padat, dan
kebanyakan menjadi sumber energi panas. Misalnya kayu dan batubara. Energi
panas yang dihasilkan bisa digunakan untuk memanaskan air menjadi uap untuk
menggerakkan peralatan dan menyediakan energi.
Bahan bakar cair
Bahan bakar cair adalah bahan bakar yang strukturnya tidak rapat, jika
dibandingkan dengan bahan bakar padat molekulnya dapat bergerak bebas.
Bensin/gasolin/premium, minyak solar, minyak tanah adalah contoh bahan bakar
cair. Bahan bakar cair yang biasa dipakai dalam industri, transportasi maupun
rumah tangga adalah fraksi minyak bumi. Minyak bumi adalah campuran
berbagai hidrokarbon yang termasuk dalam kelompok senyawa: parafin,
naphtena, olefin, dan aromatik. Kelompok senyawa ini berbeda dari yang lain
dalam kandungan hidrogennya. Minyak mentah, jika disuling akan menghasilkan
beberapa macam fraksi, seperti: bensin atau premium, kerosen atau minyak
tanah, minyak solar, minyak bakar, dan lain-lain. Setiap minyak petroleum
mentah mengandung keempat kelompok senyawa tersebut, tetapi
perbandingannya berbeda
Bahan bakar gas
Bahan bakar gas ada dua jenis, yakni Compressed Natural Gas (CNG)
dan Liquid Petroleum Gas (LPG. CNG pada dasarnya terdiri dari metana
sedangkan LPG adalah campuran dari propana, butana dan bahan kimia lainnya.
LPG yang digunakan untuk kompor rumah tangga, sama bahannya dengan
Bahan Bakar Gas yang biasa digunakan untuk sebagian kendaraan bermotor.
6
2. Berdasarkan materinya
Bahan bakar tidak berkelanjutan
Bahan bakar tidak berkelanjutan bersumber pada materi yang diambil dari
alam dan bersifat konsumtif. Sehingga hanya bisa sekali dipergunakan dan bisa
habis keberadaannya di alam. Misalnya bahan bakar berbasis karbon seperti
produk-produk olahan minyak bumi.
Bahan bakar berkelanjutan
Bahan bakar berkelanjutan bersumber pada materi yang masih bisa
digunakan lagi dan tidak akan habis keberadaannya di alam. Misalnya tenaga
matahari (Wikipedia, 2016)
2.2 Biosolar
Biosolar merupakan campuran solar dengan minyak nabati yang
didapatkan dari minyak kelapa sawit atau crude palm oil (CPO). Sebelum
dicampurkan minyak kelapa sawit direaksikan dengan methanol dan ethanol
dengan katalisator NaOH atau KOH untuk menghasilkan fatty acid methyl
ester (FAME).
Seperti diketahui, biofuel itu ada yang dibuat dari minyak nabati seperti
minyak kelapa sawit atau CPO (Crude Palam Oil) dan minyak pohon jarak pagar
atau CJCO (Crude Jatropha Curcas Oil), dibuat dengan proses transesterifikasi.
Proses ini pada dasarnya merupakan proses yang mereaksikan minyak nabati
(CPO atau CJCO) dengan methanol dan ethanol dengan katalisator soda api
(NaOH atau KOH).
7
Dari hasil proses transesterifikasi CPO itu akan dihasilkan metil ester
asam lemak murni (FAME). Lalu FAME tersebut di-blending dengan solar murni
selama 10 menitan, menghasilkan biodiesel yang siap pakai. Itulah biofuel jenis
biodiesel, Biodiesel penggunaannya adalah untuk menggantikan solar.
(anonim, 2009)
Salah satu sifat yang harus dipunyai dari biosolar adalah Cetane Number
dari bahan bakar tersebut. Angka setana adalah angka yang menunjukkan
berapa besar tekanan maksimum yang bisa diberikan di dalam mesin sebelum
biosolar terbakar secara spontan. Jadi, semakin tinggi angka setananya, semakin
cepat biosolar itu terbakar spontan.
(Eddien Nurhadiansah Putra dan H. D. Sungkono Kawano, 2012)
2.2.1 Keunggulan Biosolar
Dengan kandungan minyak nabati, BBM menjadi lebih ramah lingkungan.
Biosolar memiliki angka cetane 51 hingga 55 atau lebih tinggi daripada solar
standar yang sekitar 48. Makin tinggi angka cetane, makin sempurna
pembakaran sehingga polusi dapat ditekan. Kerapatan energi pervolume yang
diperoleh juga makin besar. Selain itu, campuran FAME menurunkan sulfur
sehingga tidak lebih dari 500 ppm.
Biodiesel atau Biosolar ini memiliki keunggulan komparatif dibandingkan
dengan bentuk energi lain. Lebih mudah ditransportasikan; memiliki kerapatan
energi per volume yang lebih tinggi; memiliki karakter pembakaran yang relatif
bersih; dan ramah lingkungan.
8
2.2.2 Kelemahan Biosolar
Kelemahannya tidak cocok dipakai untuk kendaraan bermotor yang
memerlukan kecepatan dan daya, karena biodiesel menghasilkan tenaga yang
lebih rendah dibandingkan solar murni. Maka bagi kendaraan alat angkut beban
bertonase besar memakai biosolar tenaga yang dihasilkan lebih lemah. (anonim,
2009).
2.3 Panas Pembakaran
Panas yang timbul atau diserap pada suatu reaksi panas itu tidak
bergantung pada hasil akan tetapi bagaimana reaksi tersebut berlangsung awal
dan akhir. Berdasarkan hukum Hess tersebut maka dapat dicari panas reaksi
bagi suatu reaksi-reaksi yang sukar dilakukan. Panas pembentukan adalah
panas reaksi pada pembentukan satu mol suatu zat dari unsur-unsurnya, jika
aktivitas pereaksinya satu, hal ini disebut dengan panas pembentukan standar.
Untuk zat cair, gas dan padat keadaan standarnya adalah keadaan pada satu
atmosfer. Panas pembakaran adalah panas yang timbul pada pembakaran satu
mol suatu zat, biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksprimen pada V
tetap dalam bom kalorimeter. Dari panas pembakaran, dapat diperoleh panas
pembentukan senyawa-senyawa organik. Panas pembakaran mempunyai arti
penting pada bahan-bahan bakar sebab nilai suatu bahan bakar ditentukan oleh
besarnya panas pembakaran zat yang bersangkutan (Sugiyarto, 1997, hal: 74-
76).
Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya
perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan
sejumlah panas. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang
9
didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur
suatu benda sebesar 10C. Besarnya panas spesifik untuk air disebabkan karena
adanya sedikit pengaruh dari laut terhadap cuaca. Reaksi kimia yang umum
digunakan untuk menghasilkan energi adalah pembakaran, yaitu suatu reaksi
cepat antara bahan bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api. Bahan
bakar utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi
dan batu bara. Bahan bakar fosil itu berasal dari pelapukan sisa organisme, baik
tumbuhan atau hewan (Anonim, 2012).
2.4 Kalor
Kalor di defnisikan sebagai suatu bentuk energi yang dapat berpindah
atau mengalir dari benda yang memiliki kelebihan kalor menuju benda yang
kekurangan kalor. Kalor biasanya dinyatakan dalam suhu. Satuan kalor di dalam
satuan Internasional yaitu Joule, satuan kalor lainnya ialah kalori. 1 kalori di
definisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan
sebanyak 1 kg air sebesar 1⁰C.
1 kalori = 4.2 Joule dan 1 joule = 0.24 kalori (anonim, 2015).
besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3
faktor :
1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
10
Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
m adalah massa benda (kg)
c adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat menaikkan atau menurunkan suhu. Semakin besar kenaikan
suhu maka kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu
maka kalor yang diterima semakin sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding
lurus atau sebanding dengan kenaikan suhu (∆ T) jika massa (m) dan kalor jenis
zat (c) tetap (Herman,2015:2).
Semakin besar massa zat (m) maka kalor (Q) yang diterima semakin
banyak. Semakin kecil massa zat (m) maka kalor (Q) yang diterima semakin
sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan
massa zat (m) jika kenaikan suhu (∆ T) dan kalor jenis zat (c) tetap.
Semakin besar kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterima semakin
banyak. Semakin kecil kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterima semakin
sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kalor
jenis zat (c) jika kenaikan suhu (∆ T) dan massa zat (m) tetap.
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis:
Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
11
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan
yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L.
Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda
yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya
kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(t2-t1)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1
kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar
kalor jenis adalah kalorimeter.
c = Q/m.(t2-t1)
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
H = m.c
2.5 Jenis-Jenis Kalorimeter
Berdasarkan fungsinya kalorimeter dibedakan menjadi :
1. Kalorimeter tipe reaksi (sederhana), yait kalorimeter untuk menentukan kalor
reaksi dari semua reaksi, kecuali reaksi pembakaran. Kalorimeter tipe ini
memiliki bejana yang terbuat dari styrofoam, namun ada pula yang terbuat
dari aluminium. Kalorimeter tipe reaksi dapat juga digunakan untuk
mrnrntukan kalor jenis logam.
12
2. Kalorimeter tipe bom, berfungsi untuk menentukan jumlah kalori dalam
bahan makanan berdasarkan reaksi pembakaran (biasanya oksidasi dengan
oksigen).
3. Kalorimeter Thiemann, digunakan untuk menentukan kalor bahan yang
bersifat cair seperti methanol atau etanol.
4. Kalorimeter listrik, untuk menentukan kalor jenis zat cair. (kholis, 2013)
2.6 Kalorimeter Bom
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah
kalor yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu
senyawa, bahan makanan dan bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada
tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor dan sampel
akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam yang terpasang dalam tabung.
Kalorimeter bom terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap udara.
Sejumlah tertentu zat yang akan diuji ditempatkan dalam cawan platina dan
sebuah "kumparan besi” yang diketahui beratnya (yang juga akan dibakar)
ditempatkan pula pada cawan platina sedemikian sehingga menempel pada zat
yang akan diuji. (Anonim, 2012).
Alat yang lebih teliti untuk mengukur perubahan kalor adalah kalorimeter
bom , yaitu suatu kalorimeter yang dirancang khusus sehingga sistem benar –
benar dalam keadaan terisolasi . Umumnya digunakan untuk menentukan
perubahan entalpi dari reaksi – reaksi pembakaran yang melibatkan gas . Di
dalam kalorimeter bom terdapat ruang khusus tempat berlangsungnya reaksi
yang di sekitarnya diselubungi air sebagai penyerap kalor .
13
Gambar 2.1 Kalorimeter bom
Sistem reaksi di dalam kalorimeter dilakukan benar – benar terisolasi sehingga
kenaikan atau penurunan suhu yang terjadi benar – benar hanya digunakan
untuk menaikan suhu air di dalam kalorimeter bom . Meskipun sistem telah
diusahakan terisolasi tetapi ada kemungkinan sistem masih dapat menyerap atau
melepaskan kalor ke lingkungan, yang dalam hal ini lingkungannya adalah
kalorimeter itu sendiri. Jika kalorimeter juga terlibat di dalam pertukaran kalor ,
besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh kalorimeter harus diperhitungkan.
Kalor yang dilepas atau diserap oleh kalorimetr disebut dengan kapasitas kalor
kalorimeter ( Ckalorimeter ). Secara keseluruhan dirumuskan:
qreaksi + qkalorimetr + qair = qsistem
qreaksi + qkalorimetr + qair = 0
atau
qreaksi = -( qkalorimeter + qair )
14
qkalorimeter = Ckalorimetr x ∆T
dengan Ckalorimetr = kapasitas kalor kalorimeter ( JoC-1 atau JK-1 )
∆T = perubahan suhu ( oC atau K )
(anonim, 2015)
2.7 Pengadukan
Pengadukan atau agitasi adalah perlakuan dengan gerakan terinduksi pada
suatu bahan di dalam bejana, gerakan tersebut biasanya mempunyai pola
sirkilasi. Model operasi untuk mendapatkan pola sirkulasi ada berbagai cara,
antara lain: perputaran daun pengaduk, sirkulasi dengan pompa dan
menggelembungkan udara dalam cairan. (McCabe, 1983)
2.8 Densitas (Berat Jenis)
Massa jenis atau densitas adalah suatu besaran kerapatan massa benda
yang dinyatakan dalam berat benda per satuan volume benda tersebut. Besaran
massa jenis dapat membantu menerangkan mengapa benda yang berukuran
sama memiliki berat yang berbeda. Benda yang lebih besar belum tentu lebih
berat daripada benda yang lebih kecil.
Rumus Menghitung Massa Jenis
Berdasarkan pengertian massa jenis yaitu berat benda persatuan volume
benda, maka rumus untuk menghitung massa jenis adalah :
15
Keterangan :
Densitas (gr/ml)
M = Massa zat (gr)
V = volume zat (ml)
16
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT
3.1 Tujuan
Mengetahui pengaruh suhu terhadap pengukuran nilai kalor Biosolar dengan
menggunakan alat Bom Kalorimeter .
3.2 Manfaat
1. Mahasiswa akan terlatih dalam mengoperasikan alat – alat industri.
2. Mahasiswa akan lebih terlatih daam menggunaan alat-alat diindustri.
3. Memberikan kontribusi positif bagi pengembangan parameter prgram studi
diploma lll Teknik Kimia Universitas Diponegoro.
4. Memberikan pengetahuan tentang bom kalorimeter dan manfaat
penggunaannya.
5. Mahasiswa dapat menganalisa produk yang dihasilkan.
17
BAB IV
PERANCANGAN ALAT
Gambar 1. Alat Kalorimeter Bom
4.1 Spesifikasi Alat Kalorimeter Bom
Tanki Air Stainless steel
Tebal Tangki Air 5 mm
Agitator & Adjustabel Speed Rotation
Sistem pemasukkan produk Manual
Frame Mild Steel Lip Channel (Bending profil)
Tanki Kecil Pipa SCH 10 SUS 304 Dia 3 inch
Temperatur Display (suhu Air) Digital
Imersion Heater 2000 Watt / 220 vac (SSR Control)
Temperatur Display (Suhu Minyak) Digital
Display Lamp Pembanding suhu Air dan Suhu Minyak
Safety Valve & Release Valve ¼ (In / Out)
Drain Valve ½ “
Push Button Start On – Bom
18
3 1
4
5
2
6
8
7
9
4.2 Bagian – bagian alat dari Kalorimeter Bom
4.2.1 Control Panel
Keterangan :
1. Power Supply, sebagai penanda bahwa alat dalam kondisi ON.
2. Temperatur Air, panel untuk mengukur dan mengeset suhu pada air.
3. Temperatur Sampel, panel untuk mengukur dan mengeset suhu pada
sampel yang dilengkapi Heater.
4. Lampu pematik, sebagai penanda untuk menekal tombol pematik.
5. Pematik, sebagai tombol untuk melakukan letupan di dalam alat
Kalorimeter Bom.
19
2
4 3
1
5
6. Reset, sebagi tombol untuk mengeset ulang dan mengatur variabel suhu
yang diingikan.
7. RPM (Agitator), pengaduk guna menghomogenkan suhu dalam tangki
Kalorimeter Bom.
8. Lampu Emergency, lampu penanda bila terjadi kerusakan pada alat atau
timbulnya api dalam praktikum.
9. Emergency, tombol untuk menonaktif control panel bila terjadi kerusakan
atau timbulnya api dalam praktikum.
4.2.2 Tangki Kalorimeter Bom
Keterangan :
1. Motor, untuk mengatur kecepatan putaran agitator
2. Valve input sampel, untuk masukan sampel
3. Valve input air, untuk masukan air
20
4. Tangki Kalorimeter Bom, untuk menampung sampel dan air
5. Valve output air, untuk keluaran air
4.3 Cara Kerja Alat Kalorimeter Bom
1. Isi tangki luar dan tangki dalam Kalorimeter Bom dengan bahan yang akan di
ukur kadar kalorimeternya dengan volume yang telah ditentukan yaitu untuk
air 4,5 L pada tangki luar dan sampel min. 450 ml dan max. 500 ml pada
tangki dalam melalui valve input air dan sampel, kemudian tutup valve
dengan rapat agar tidak ada udara yang yang masuk.
2. Power di hidupkan, ditandai dengan lampu power supply akan menyala
merah.
3. Sett temperatur air dan sampel sesuai dengan variabel, dimana temperatur
air harus lebih rendah dari pada temperatur sampel.
4. Putar agitator sesuai dengan skala variabel yang diinginkan
5. Tunggu hingga temperatur air dan temperatur sampel telah sesuai dengan
temperatur variabel yang telah di sett.
6. Bila suhu telah tercapai maka lampu pematik akan hidup secara otomatis.
7. Menekan tombol pematik ketika lampu telah menyala namun saklar heater
terlebih dahulu dimatikan agar tidak terjadi panas yang berlebihan.
8. Lihat perubahan temperatur pada air dan sampel setelah dilakukan Bom
(pematik) pada kontrol temperatur air dan sampel, kemudian catat data dan
lakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai kalor.
21
BAB V
METODOLOGI
5.1 Alat dan Bahan yang Digunakan
Tabel 1. Alat
No. Nama Alat Ukuran Jumlah
1. Kalorimeter Bom - 1 2. Corong - 1 3. Beaker Glas 500 mL 1 5. Stopwatch - 1 6. Piknometer 10 mL 1 7. Neraca Digital - 1
Tabel 2. Bahan
No Nama Bahan Jumlah
1. Biosolar 500 ml 2. Air 4500 ml
5.2 Prosedur Percobaan
1. Siapkan bio solar sebanyak 500 mL pada pada beaker glass.
2. Isi tangki luar dengan Air sebanyak 4,5 L melalui valve input air dan isi
tangki dalam dengan sampel bio solar sebanyak 500 mL melalui valve
input sampel, kemudian tutup valve dengan rapat agar tidak ada
udara yang yang masuk.
3. Power di hidupkan, ditandai dengan lampu power supply akan
menyala merah.
4. Putar saklar hitam agar suhu dapat diatur.
5. Atur suhu air dan sampel sesuai dengan variabel, dimana suhu air
harus lebih rendah dari pada suhu sampel.
6. Putar agitator sesuai dengan skala variabel yang diinginkan
22
22
7. Tunggu hingga suhu air dan sampel telah sesuai dengan suhu
variabel yang telah diatur.
8. Bila suhu telah tercapai maka lampu alarm akan hidup secara
otomatis.
9. Menekan tombol pematik ketika lampu telah menyala namun saklar
heater terlebih dahulu dimatikan agar tidak terjadi panas yang
berlebihan.
10. Lihat perubahan suhu pada air dan sampel setelah dilakukan Bom
(pematik) pada kontrol temperatur air dan sampel,
11. Amati dan catat perubahan suhu yang terjadi selama 10 detik hingga
diperoleh temperatur yang konstan
12. Kemudian lakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai kalor.
27
BAB VII
KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan
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. Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke
lingkungan, maka :
Berdasarkan literatur Balai Rekayasa Disain dan Sistem Teknologi
disebutkan bahwa nilai kalor biosolar 37000 J,sedangkan pada 5 percobaan
yang saya lakukan didapatkan hasil sebesar 36082,28 J, 36208,87 J, 36335,48
J, 36462,09 J, 36588,69 J. Ini berarti percobaan yang paling mendekati teori
adalah percobaan ke 5 dimana suhu yang digunakan sebesar T biosolar 52⁰C
dan T air 42⁰C.
Jadi, semakin tinggi suhu semakin besar pula nilai kalor yang terukur,
Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kenaikan
suhu ( T) jika massa (m) dan kalor jenis zat (Cp) tetap. Perubahan kalor yang
semakin meningkat ini dikarenakan suhu yang diperoleh dari pemanasan
biosolar oleh adanya heater yang semakin besar sehingga nilai kalor yang
diperoleh akan terus meningkat
28
27
7.2 Saran
1. Sebelum proses dilakukan hendaknya dilakukan pengecekan alat apakah
benar – benar berfungsi atau tidak.
2. Dalam percobaan yang dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih
baik dalam penentuan nilai kalor biosolar menggunakan kalorimeter
sederhana, maka disarankan suhu atau temperature ruang/disekitar,
diusahakan sama.
29
27
DAFTAR PUSTAKA
Anonim , 2015. Kapasitas kalor, http://www.informasi-
pendidikan.com/2015/03/pengertian-kalor-kapasitas-kalor-dan.html,
diakses 2 Mei 2016.
Anonim, 2016.Bahan bakar, https://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar, diakses 2
Mei 2016.
Anonim, 2011.Biosolar , https://bengkeltip.wordpress.com/2011/12/26/biosolar-
keunggulan-dan-kelemahannya-serta-kurangnya-sosialisasi-dari-
pertamina/, diakses 2 Mei 2016.
Anonim, 2010.Kalorimeter, http://kimiadasar.com/kalorimeter/, diakses 2 Mei
2016.
Ariearhy.2013.Laporanbomkalorimeter,http://arikimia.blogspot.co.id/2013/06/lapo
ran-bom-kalorimeter.html, diakses 2 Mei 2016
Eddien Nurhadiansah Putra & H. D. Sungkono Kawano, 2012, “Uji Eksperimental Bahan Bakar Campuran Biosolar Dengan Zat Aditif Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel Putaran Konstan”, jurnal teknik pomits, vol.1, no.1, 1-2
Mc Cabe, Warren, Julian C Smith & Peter H., 1985. Operai Teknik Kimia.
Erlangga : Jakarta
Ronaldo irzon, 2012,” Perbandingan Calorific Value Beragam Bahan Bakar Minyak yang Dipasarkan di Indonesia Menggunakan Bomb Calorimeter “, jurnal sumber daya geologi, vol.22, no.4, 1-2
28
DAFTAR PUSTAKA
Anonim , 2015. Kapasitas kalor, http://www.informasi-pendidikan.com/2015/03/pengertian-
kalor-kapasitas-kalor-dan.html, diakses 2 Mei 2016.
Anonim, 2016.Bahan bakar, https://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar, diakses 2 Mei 2016.
Anonim, 2011.Biosolar , https://bengkeltip.wordpress.com/2011/12/26/biosolar-keunggulan-
dan-kelemahannya-serta-kurangnya-sosialisasi-dari-pertamina/, diakses 2 Mei 2016.
Anonim, 2010.Kalorimeter, http://kimiadasar.com/kalorimeter/, diakses 2 Mei 2016.
Ariearhy.2013.Laporanbomkalorimeter,http://arikimia.blogspot.co.id/2013/06/laporan-bom-
kalorimeter.html, diakses 2 Mei 2016
Eddien Nurhadiansah Putra & H. D. Sungkono Kawano, 2012, “Uji Eksperimental Bahan
Bakar Campuran Biosolar Dengan Zat Aditif Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel Putaran Konstan”, jurnal teknik pomits, vol.1, no.1, 1-2
Mc Cabe, Warren, Julian C Smith & Peter H., 1985. Operai Teknik Kimia. Erlangga : Jakarta
Ronaldo irzon, 2012,” Perbandingan Calorific Value Beragam Bahan Bakar Minyak yang Dipasarkan di Indonesia Menggunakan Bomb Calorimeter “, jurnal sumber daya geologi, vol.22, no.4, 1-2