PENENTUAN KAPASITAS PANAS DAN NILAI KALOR SUATU ZAT MENGGUNAKAN BOMB KALORIMETER 4000 ADIBATIS

I. TUJUAN PERCOBAAN

Mahasiswa dapat mengoperasikan peralatan bomb calorimeter 4000 adiabatis Mahasiswa dapat menetukan nilai kalor suatu zat Mahasiswa dapat menentukan kapasitas panas suatu zat

II. BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKAN

Bahan yang digunakan : Sampel padat dan cair Aquadest Gas oksigen Asam benzoate Kawat Ni-Cr Na2CO3 Indicator metal red 0,5 %Alat yang digunakan Seperangkat alat bom calorimeter dan assesorisnya Spatula Kacaarloji Crussibel Stopwatch Gelaskimia 250 ml

III. DASAR TEORI

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energy panas. Pertukaran energy kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor.Kalorimetri adalah pengukuran kalor yang menggunakan alat kalorimeter. Kalorimeter ada dua jenis yaitu calorimeter bom dan kalori meter sederhana. Yang mendasari percobaan calorimeter ini adalah teoriasas Black.Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energy dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan.Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energy dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada system dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem (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 system termodinamika. Jika suhu dtingkatkan sedikit di atas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif.Kalorimeter Bom Bomb calorimeter 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. Sejumlah sampel dalam suatu ruang bernama BOMB dan dinyalakan atau dibakar dengan system penyalaan elektris sehingga sampel tersebut terbakar habis dan menghasilkan panas. Pengukuran calorimeter bomb dilakukan pada kondisi volume konstan tanpa aliran atau dengan kata lain reaksi pembakaran dilakukan tanpa menggunakan nyala api melainkan menggunakan gas oksigen sebagai pembakar dengan volume konstan atau tekanan tinggi.Karena reaksi yang berlansung dalam kalorimeterbom ini merupakan reaksi yang berlangsung pada volume tetap (V), perubahan kalor yang terjadi didalam system akan sama dengan perubahan energy dalamnya. Kalorimeter terdiri dari sebuah bom (wadah tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, biasanya terbuat dari bahan stainless steel), dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah kedap panas.

Keterangan :a. Termometer berguna untuk mengukur suhu.b. Pengaduk berguna untuk mengaduk air pendingin.c. Katup oksigen untuk memasukkan oksigen dari tabung.d. Cawan untuk meletakkan bahan/sampel yang akan di bakar.e. Kawat penyala untuk membakar.f. Bom yaitu tempat terjadinya pembakaran.g. Jacket air yaitu jacket untuk peletakan bomKalorimeterBom merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran. Kalorimeterbom ini digunakan untuk mengukur jumlah kalor/nilai kalori yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) pada suatu senyawa, bahan makanan, maupun bahan bakar. Namun, kalorimeterbom lebih banyak digunakan untuk penentuan nilai kalor bahan bakar padat dan cair. Pengukuran kalorimeterbom dilakukan pada kondisi volume konstan tanpa aliran, atau dengan kata lain reaksi pembakaran dilakukan tanpa menggunakan nyala api melainkan menggunakan gas oksigen sebagai pembakar dengan volume konstan atau tekanan tinggi. Prinsip kerja kalorimeterBom sebagai contoh, bahan bakar yang akan diukur dimasukkan kedalam bejana logam yang kemudian diisi oksigen pada tekanan tinggi. Bom itu ditempatkan didalam bejana berisi air dan bahan bakar itu dinyalakan dengan sambungan listriks dari luar. Suhu itu diukur sebagai fungsi waktu setelah penyalaan. Pada saat pembakaran, suhu bom tinggi oleh karena itu keseragaman suhu air disekeliling bom harus dijaga dengan suatu pengaduk. Selain itu dalam beberapa hal tertentu diberikan pemanasan dari luar melalui selubung air untuk menjaga supaya suhu seragam agar kondisi bejana air adiabatic.Kalorimeter bom terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap udara. Sejumlah zat tertentu 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. Kalorimeter bom kemudian ditutup kemudian tutupnya dikencangkan. Setelah itu "bom" diisi dengan O2 hingga tekanannya mencapai 25 atm. Kemudian "bom" dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi air. Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat besi dan setelah terjadi pembakaran, kenaikan suhu diukur. Kapasitas panas (atau harga air) bom, kalorimeter, pengaduk, dan termometer ditentukan dengan percobaan terpisah dengan menggunakan zat yang diketahui panas pembakarannya dengan tepat (biasanya asam benzoat).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 keda ppanas. Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom. Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang kelingkungan, maka:

qreaksi= (qair+ qbom)

Jumlah kalor yang diserapoleh air dapat dihitung dengan rumus :

qair = m x c x DT

Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :

qbom = Cbomx DT

dengan :m=massa air dalam kalorimeter( g )c= kalorjenis air dalam kalorimeter (J / g.oC )atau ( J / g. K )Cbom= kapasitas kalorbom( J / oC ) atau ( J / K )DT=perubahan suhu( oCatau K )

Reaksi yang berlangsung pada calorimeter bom berlangsung pada volume tetap (DV = nol). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem = perubahan energy dalamnya.

DE = q + wdimana w = -P.DV (jikaDV = nolmakaw= nol) maka,DE = qv

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengukur panjang kawat Ni-Cr sebelum percobaan sepanjang 12 cm2. Menimbang berat sampel tidak lebih 1 gram3. Memasukkan kawat kewadah sampel dengan kawat menyentuh sampel4. Sebelum menyalakan saklar utaman, memastikan untuk mengisikan air aquadest pada bagian jacket melalui lubang dibawah tutup5. Menghubungkan dengan water cooler sirkulator yang tersedia, memasang selangnya kealat bom calorimeter6. Setelah sampel masukke bucket, menambahkan oksigen dengan tekanan yang disesuaikan, lalu memasukkan kedalambom head yang telah berisi air7. Memastikan volume air pada bucket selalu tetap dan mengatursuhunya 25 0 C setiap kali melakukan pengukuran8. Memasukkan bom head kedalam bucket dan menutup c 4000, indicator led hijau akan menyalan, menyalakan timer T1 selama 10 menit mencatat T1 pada display9. Menekan saklar pembakaran maka indicator led kuning akan menyala dan menyalakan timer T2selama 10 menit, setelah 10 menitmencatan T2 pada display10. Mengukur panjang kawat Ni-Cr setelah pengeboman

V. DATA PENGAMATAN

Beratsampel: 0,9918 gr Panjangkawatawal: 12 cm Panjangkawatakhir: 4 cm Temperature awal: 3,513 0 C Temperature akhir: 5,325 0 C Volume titran: 2,2 ml

VI. PERHITUNGANSampel: 0.9918T1: 3,513 0 CT2: 5,325 0 Ct : 1.8120 CPanjang kawat : 4 cmAnalisa sulfur: 2.3 ml : 2.3 calHob asam benzoate: 6318 cal/gr

Harga c :

: : 3464 cal/0 C

Harga nilai kalor : : : 6317 cal/gr : 6317 x : 264480 joule/gr : 264480 X X X : 113692.49 Btu/lb

VII. ANALISA PENGAMATANPada percobaan yang dilakukan mengenai penentuan kapasitas panas dan nilai kalor suatu zat ini, dapat diketahui bahwa jumlah kalor dari hasil reaksi kimia dapat diukur dengan suatu alat yang disebut kalorimeter. Dalam percobaan ini digunakan alat kalorimeter bom C 4000 adibatis. Bom kalorimeter atau kalorimeter bom merupakan kalorimeter yang digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran. Proses pembakaran menggunakan oksigen dan berlangsung disebuah bom ( tempat berlangsungnya pembakaran yang terbuat dari stainless steel). Dimana bom tersebut adalah wadah bervolume tetap yang merupakan tempat awal dari perubahaan keadaan yang dapat berupa reaksi kimia. Pada bom dikelilingi jacket yang memiliki fungsi untuk mengatur suhu agar tetap stabil. Temperature air juga selalu dipantau dan diatur sampai nilainya sama. Hal ini dilakukan untuk memastikan tidak adanya kalor yang hilang sedikit pun dari kalorimeter ke lingkungannya sehingga kalorimeter itu adiabatik.Reaksi yang berlangsung dalam kalorimeter merupakan reaksi yang berlangsung pada volume tetap (DV : nol), sehingga perubahan kalor yang terjadi didalam sistem akan sama dengan perubahan energi dalamnya.Reaksi pembakaran yang terjadi didalam bom akan menghasilkan kalor dan akan diserap oleh air dan bom. Sehingga dapat diketahui bahwa kalor reaksi sama dengan kalor yang diserap oleh air dan bom, dimana tidak ada kalor yang terbuang kelingkungan. Dimana jika kerja dilakukan sistem hanya dipandang sebagai kerja tekanan volume, kalor rekasi yang diukur pada tekanan tetep dinyatakan sebagai perubahan entalpi. Sementara itu kalor reaksi yang diukur pada volume tetap dinyatakan dengan perubahan energi dalam.Pada percobaan, dapat diketahui bahwa terjadi perubahan energi yang berlangsung didalam kalorimeter tersebut. Perubahan energi yang berlangsung yaitu perubahan energi listrik menjadi energi kalor. Hal ini juga membuktikan kebenaran dari huku pertama termodinamika yang menyatakan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk kebentuk yang lain, tetapi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Salah satu ukuran dari perubahan ini ialah banyaknya kalor yang dilepas atau diserap oleh suatu proses bertekanan tetap yang didefinisikan sebagai perubahan entalpi.Setelah melakukan percobaan ini didapatkan data bahwa terjadinya pengurangan ukuran kawat dari 12 cm menjadi 4 cm yang diakibatkan oleh proses pengeboman yang terjadi. Dengan perubahan suhu sebesar 1,8120 C. Pada sampel seberat 0,9918 gr yang digunakan dalam percobaan didapatkan harga C ( kapasitas kalor dari bom kalorimeter) yaitu 3464 cal/ 0 C dan harga nilai kalor yang dioeroleh yaitu 6317 cal/gr : 264480 joule/gr : 113692.49 Btu/lb.

VIII. KESIMPULANDari percobaan dapat disimpulkan bahwa : Reaksi pembakaran yang terjadi didalam bom akan menghasilkan kalor dan akan diserap oleh air dan bom Terjadi perubahan energi, dimana terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor Hukum pertama termodinamika terbukti pada percobaan ini Harga kapasitas kalor dari kalorimeter bom (C) yang dperoleh dari percobaan yaitu 3464 cal/0c Harga nilai kalor (H) yang diperoleh yaitu 6317 cal/gr : 264480 joule/gr : 113692.49 Btu/lb.

IX. DAFTAR PUSTAKAJobsheet.2013. penuntunpratikuminstrumentasidanteknikpengukuran. Politekniknegerisriwijaya, PalembangWiliam D cooper.1999. instrumentasielektronikdanteknikpengukuran (terjemahan), Penerbiterlangga. Jakartahttp://dhiniauliaphasa.blogspot.com/2013/03/kalorimeter-bom.html, ( diakses pada tanggal 7 oktober 2013)

12