Jenis Kalorimeter

A.    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 :

q_reaksi = – (q_air+ q_bom )

       Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :

 

                                  q_air = 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 :

                                q_bom = C_bom x DT

dengan :

                C_bom = 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 = q_v

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.

                                               q_reaksi = – (q_larutan+ q_kalorimeter )

                                                 q_kalorimeter = C_kalorimeter x DT

dengan :

                   C_kalorimeter = 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.

                                                        q_reaksi = – q_larutan

                                                      q_larutan = 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  = q_p

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 = m_{b  .} C_b (t_b – t₂) = m_a . C_b (t₂ - t_b)

                                           (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)