1 tetapan kalorimeter

23
1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi yang dipindahkan dari suatu zat ke zat lain karena perbedaan suhu disebut kalor. Aliran kalor terjadi dari zat yang bersuhu lebih tinggi ke zat suhu yang lebih rendah. Kemampuan setiap benda atau zat untuk menyerap kalor berbeda-beda, hal ini terjadi karena perbedaan kalor jenisnya yang menyatakan jumlah kalor yang bisa diterima setiap kilogram benda dan kenaikan suhunya. Karena kalor timbul akibat perbedaan suhu, maka sampai dengan pertengahan abad kedelapan belas, istilah kalor dan suhu selalu memiliki arti yang sama. Kalor adalah energi yang dipindahkan dari suatu zat ke zat lain karena perbedaan suhu. Satuan kalor Q biasanya didefinisikan secara kuantitatif dalam perubahan tertentu yang dihasilkan dalam sebuah benda selama proses tertentu. Zat-zat berbeda terhadap satu dengan yang lainnya didalam kuantitas kalor yang diperlukan untuk menghasilkan suatu kenaikan temperatur yang diberikan dalam sebuah massa.

Upload: albayssag1

Post on 31-Dec-2014

96 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 tetapan kalorimeter

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi yang dipindahkan dari suatu zat ke zat lain karena perbedaan suhu disebut

kalor. Aliran kalor terjadi dari zat yang bersuhu lebih tinggi ke zat suhu yang lebih

rendah.

Kemampuan setiap benda atau zat untuk menyerap kalor berbeda-beda, hal ini

terjadi karena perbedaan kalor jenisnya yang menyatakan jumlah kalor yang bisa

diterima setiap kilogram benda dan kenaikan suhunya.

Karena kalor timbul akibat perbedaan suhu, maka sampai dengan pertengahan

abad kedelapan belas, istilah kalor dan suhu selalu memiliki arti yang sama.

Kalor adalah energi yang dipindahkan dari suatu zat ke zat lain karena perbedaan

suhu. Satuan kalor Q biasanya didefinisikan secara kuantitatif dalam perubahan

tertentu yang dihasilkan dalam sebuah benda selama proses tertentu. Zat-zat berbeda

terhadap satu dengan yang lainnya didalam kuantitas kalor yang diperlukan untuk

menghasilkan suatu kenaikan temperatur yang diberikan dalam sebuah massa.

Perpindahan tenaga yang timbul karena perbadaan temperatur diantara bagian-

bagian yang berdekatan dari sebuah benda yang dinamakan hantaran kalor.

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas.

Kalorimeter juga dapat diartikan sebagai alat untuk mengukur besarnya suhu yang

dihasilkan dari peristiwa berkontaknya dua zat yang memiliki perbedaan suhu. Jika

kalor jenis suatu zat sudah dapat diketahui, maka kalor yang diserap atau dilepaskan

dapat ditentukan dengan mengukur perubahan suhu zat tersebut.

Oleh karena itu latar belakang dilakukan percobaan ini adalah untuk mengetahui

perubahan suhu, sifat-sifat kalorimeter. Dan dapat digunakan sebagai dasar percobaan

penentuan kekuatan hidrogen.

1

Page 2: 1 tetapan kalorimeter

2

1.2 Tujuan Percobaan

Untuk megetahui jumlah kalor yang diserap air dingin.

Untuk mengetahui jumlah kalor yang diserap air panas.

Untuk mengetahui jumlah kalor yang diserap kalorimeter.

Untuk mengetahui sifat-sifat kalorimeter.

1.3 Prinsip Percobaan

Didasarkan pada penentuan jumlah kalor yang diserap pada suatu benda. Dan

jumlah kalor yang masuk sama dengan jumlah kalor yang keluar.

Memanfaatkan perubahan fase dari sifat suatu zat untuk membandingkan

kapasitas penerima dan yang melepas kalor dari suatu zat cair.

Page 3: 1 tetapan kalorimeter

3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Kajian tentang kalori yang dihasilkan atau dibutuhkan oleh reaksi kimia disebut

termokimia. Kimia termo mempelajarai perubahan panas yang mengikuti reaksi

kimia dan perubahan-perubahan fisika (pelarutan, peleburan, dan sebagainya) satuan

tenaga panas dinyatakan dengan kalor, Joule atau kilokalori.

1 Joule = 107 erg = 0,24 kal

1 kal = 4,184 Joule

Untuk menentukan perubahan panas yang terjadi pada reaksi-reaksi digunakan

kalorimeter (Holman, 1997).

Panas juga merupakan suatu salah satu bentuk energi dan perubahan bentuk

akibat akan sama dengan yang diakibatkan kerja. Sebagaimana tarikan gravitasi,

potensial listrik, panas juga mengalir pada temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih

rendah, kecuali jika kerja dilakukan dalam sistem tertentu.

Tanda yang digunakan yaitu Q (panas) adalah positif jika panas diabsorbsi oleh

sistem dari sekelilingnya dan negatif jika panas dilepaskan oleh sistem, kesamaan

lainnya dengan kerja panas yang diterapkan dan dilepaskan jika bergantung pada

jalannya sistem (Holman, 1997).

Bila energi ditambahkan pada suatu zat, maka temperatur zat itu biasanya naik

(pengecualian terjadi selama perubahan fase seperti bila air membeku dan menguap).

Jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat adalah

suatu zat adalah sebanding dengan temperatur dan massa zat itu.

Q = c.ΔT = m c ΔT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(1)

Dengan c adalah kapasitas panas zat yang didefinisikan sebagai energi panas

yang diibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat. Panas

jenis C adalah kapasitas panas per satuan massa.

3

Page 4: 1 tetapan kalorimeter

4

m

cC

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .(2)

Satuan energi historis kalori, mula-mula didefinisikan sebagai energi panas yang

dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu gram satu derajat celcius (atau satuan

Kelvin karena derajat celcius dan derajat Kelvin adalah sama). Kilokalori adalah

banyaknya energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan satu kilogram air dengan

1 derajat celcius (kalori yang digunakan dalam mengukur energi yang ekuivalen

dalam makanan sebenarnya adalah kilokalori) kalori sekarang didefinisikan dengan

menyatakan satuan SI untuk energi, yaitu Joule :

1 kal = 4,184 Joule

Kapasitas panas per mol dinamakan kapasitas panas mol cm. Kapasitas panas

mol sama dengan panas jenis (kapasitas panas per satuan massa) kali massa molar M

(massa per mol).

Pemanasan pada volume konstan hanya memanaskan menaikkan temperatur

sedangkan pemanasan pada tekanan konstan (I) menaikkan temperatur, (II) dilakukan

kerja untuk mengembalikan lingkungan dan (III) pegembangan zat akibta gaya antar

molekul. Kedua efek yang terakhir ini menyebabkan perbedaan antara Cp dan Cv.

Panas reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan energi produk dan reaktan

pada volume konstan atau pada tekanan konstan.

Panas reaksi dapat diukur dengan bantuan kalorimeter. Harga ΔE diperoleh

apabila reaksi dilakukan dalam kalorimeter bom, yaitu pada volume konstan dan ΔH

adalah reaksi panas yang diukur pada tekanan konstan dalam gelas piala atau labu

yang diisolasi, botol trunas, labu dewar dan lain-lain karena proses diperinci dengan

baik maka panas yang dilepaskan atau diabsorbsi hanyalah fungsi-fungsi keadaan

(Bueche, 1989).

Penentuan kalorimeter panas suatu zat memberikan informasi tentang energi

internalnya yang selanjutnya menyediakan informasi tentang struktur molekulnya

untuk semula zat yang muai bila dipanaskan. Kapasitas panas pada keadaan tekanan

konstan. Sehubungan dengan usaha yang dilakukan zat ketika memuai pada tekanan

Page 5: 1 tetapan kalorimeter

5

konstan.

Bila panas diberikan pada suatu zat pada tekanan maka biasanya, hasilnya

adalah kenaikan temperatur zat. Namun kadang-kadang zat menyerap panas pada

jumlah besar tanpa mengalami perubahan apapun pada temperatur. Hal ini terjadi

selama perubahan fase, artinya ketika kondisi fisis zat itu berubah dan satu bentuk ke

bentuk yang lain. Jenis perubahan fase adalah pembekuan, pencairan, penguapan,

pengembunan.

Dalam termodinamika, kapasitas kalor molar Cv dan Cp (kapasitas kalor senyawa

dalam sistem) sangat berguna. Cv adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu 1 mol senyawa sebesar 1 Kelvin pada volume tetap, dan Cp adalah

jumlah kalor yang dibutuhkan pada tekanan tetap, jika kalor total yang dipindahkan

ke n mol pada volume konstan adalah qv maka (Petrucci, 1985)

qv = n Cv (T2-T1) = n Cv ΔT . . . . . . . . . . . . (3)

Jika sejumlah qp dipindahkan pada tekanan konstan maka

qp = n Cp ΔT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (4)

Dengan syarat Cv dan Cp tidak berubah secara signifikan antara suhu awal

sampai suhu akhir. Kapasitas kalor spesifik pada V konstan atau P konstan adalah

kapasitas kalor sistem yang dibagi per gram senyawa. Data ekstensifnya kapasitas

kalor molar dan kapasitas kalor spesifik tersedia. Nilai representatif setiap logam

berbeda pada tekanan tetap.

Jika dua benda tersebut pada suhu berbeda ditempelkan satu sama lain, energi

dalam bentuk kalor akan saling dipertukarkan antara mereka sampai mencapai suhu

yang sama, jika kedua benda tersebut diisolasi dari lingkungannya. Jumlah kalor q2

yang diambil oleh benda yang lebih dingin sama dengan -q1, jumlah kalor yang

diberikan oleh benda yang lebih kalor, seperti biasanya ditentukan yang diikuti adalah

bahwa energi dipindahkan ke benda mempunyai tanda positif sehingga q2 positif bila

q1 negatif.

Bila proses ditambah pada gas pada volume konstan, tidak ada usaha yang

dilakukan oleh atau pada gas, sehingga panas yang ditambahkan sama dengan

Page 6: 1 tetapan kalorimeter

6

pertambahan energi external gas, dengan menuliskan Qv untuk panas yang

ditambahkan pada volume konstant, yaitu sistem tersebut kerja tanpa perubahan

volume (Resnick, 1985).

Kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika

zat menerima kalor, maka zat itu akan mengalami suhu hingga tingkat tertentu

sehingga zat tersebut akan mengalami perubahan wujud.

Page 7: 1 tetapan kalorimeter

7

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat-alat

Kalorimeter, pengaduk, bahan isolasi

Termometer

Gelas ukur 50 ml

Gelas piala

Hot plate

Beaker glass

Pipet tetes

Stopwatch

3.1.2 Bahan-bahan

Aquades

Tissu

3.2 Prosedur Percobaan

Dipasang alat kalorimeter

Bahan isolasi

Termometer

Kalorimeter

Air

Tutup

Pengaduk

7

Page 8: 1 tetapan kalorimeter

8

Diukur 50 ml air dengan gelas ukur

Dimasukkan aquades kedalam kalorimeter

Diaduk, dicatat setiap 30 detik hingga menit ke 4

Dimasukkan air panas, dicatat suhu awal air panas sebanyak 50 ml

Dicatat suhu aquades dalam kalorimeter setiap 30 detik dan diaduk terus

Dicatat sampai menit ke 8

Page 9: 1 tetapan kalorimeter

9

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

No Waktu (menit)Suhu (℃)

Waktu (menit) Suhu (℃)

1. 0 30 4,0 -

2. 0,5 30 4,5 40

3. 1,0 30 5,0 30,7

4. 1,5 30 5,5 30,6

5. 2,0 30 6,0 30,5

6. 2,5 30 6,5 30,4

7. 3,0 30 7,0 30,3

8. 3,5 30 7,5 30,3

9. 4,0 30 8,0 30,3

4.2 Perhitungan

Tad = 30℃ = 303°K

Tap = 61℃ = 334°K

TAir = 1 gr/ml

CAir = 4,18 J/ml

TKamar = 27℃

T = Ditambah air panas

8

= 40+36,7+30,6+30,5+30,4+30,3+30,3+30,3

8

= 31,64℃ = 304,64°K

Page 10: 1 tetapan kalorimeter

10

9

Page 11: 1 tetapan kalorimeter

11

4.2.1 Jumlah kalor yang diserap air dingin (J)

Qad = mc (Tt−¿Tad)

= 50× 4,18 (304,64°K−¿303°K)

= 342,76°K

4.2.2 Jumlah kalor yang diserap air panas (J)

Qap = mc (Tap−¿Tt)

= 50× 4,18 (334°K−¿304,64°K)

= 6136,24°K

4.2.3 Jumlah kalor yang diserap kalorimeter (J)

QKal = Qap−¿Qad

= 6136,24°K−¿342,76°K

= 5793,48 J

4.2.4 Tetapan kalorimeter (J/℃)

CKal = QKal

T =

QKal

T Rata−rata−T Kamar

= 5793,48

(304,64−303 )

= 5793,48

4,64

= 1248,5948J/K

Page 12: 1 tetapan kalorimeter

12

4.3 Grafik

4.3.1 Grafik air dingin

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

grafik aquades dingin

waktu

suhu

4.3.2 Grafik air panas

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.505

1015202530354045

Grafik aquades panas

waktu

suhu

Page 13: 1 tetapan kalorimeter

13

4.4 Pembahasan

Sifat-sifat kalorimeter adalah menjaga suhu suatu zat dan tidak terpengaruh oleh

lingkungan sifatnya dalam proses adalah secara adiabatik yaitu tidak ada energi yang

energi tidak dipengaruhi oleh lingkungan energi yang masuk atau keluar ke dalam

kalorimeter. Berdasarkan asas Black yaitu kalor yang diterima sama dengan kalor

yang dikeluarkan.

Fungsi kalorimeter adalah untuk mengukur suhu air dingin dan panas sehingga

alat yang digunakan adalah thermometer. Fungsi stopwatch adalah untuk mengukur

waktu yang diperlukan dalam satuan menit.

Beberapa jenis kalorimeter adalah:

1. Kalorimeter Alumunium.

Pada dasarnya kalorimeter alumunium dibuat agar pertukaran kalor hanya terjadi

di dalam bejana kalorimeter. Selain itu mengurangi kalor yang diserap oleh

kalorimeter karena alumunium kurang mengenai panas.

2. Kalorimeter Elektrik

Kalorimeter yang digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair. Prinsip kerja

kalorimeter elekrik adalah sebagai berikut. Sejumlah massa zat cair contoh (mkg)

dimasukkan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK-1),

kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu sekon secara elektrik oleh

pemanas listrik dengan kuat arus I ampere. Kenaikan suhu (ΔToC) selama selang

waktu t diukur dengan termometer. Energi listrik yang 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 (cΔT + m c ΔT)

= (mc + c)ΔT. Sesuai kekekalan energi.

VIt = (mc + c)ΔT

3. Kalorimeter Bom

Kalorimeter bom digunakan khusus untuk menentukan kandungan energi dalam

makanan dan lemak makanan yang akan ditentukan kandungan energinya diletakkan

Page 14: 1 tetapan kalorimeter

14

dalam cangkir platina.

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 dikemukakan oleh

Black. Oleh karena itu, pernyataan tersebut sering disebut asas Black, yang secara

matematis dapat dituliskan:

Q lepas = Q serap

Prinsip percobaan kali ini adalah prinsip asas Black yaitu banyaknya kalor yang

dilepaskan sama dengan jumlah banyaknya kalor yang diserap serta didasarkan pada

pengukuran perubahan panas dengan menggunakan kalorimeter, kemudian dicatat

perubahan suhu yang terjadi sebelum dan sesudah ditambahkan air dingin dan air

panas.

Berdasarkan asas Black bahwa kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor

yang diserap. Pada waktu 0 menit suhunya 30oC. Pada waktu 0,5 menit suhunya tetap

pada 30oC, dan sampai suhu pada 4,0 suhunya pun tetap 30oC. Setetlah dit ambahkan

air panas suhu 4,0 naik menjadi 40oC. Sama dengan pada suhu 4,5 menit suhunya

40oC, sedangkan pada menit 5 suhu turun menjadi 30,7oC. Pada menit ke 6 suhu

kembali turun menjadi 30,5. Pada menit ke 6,5 suhu kembali turun menjadi 30,4oC.

Pada menit ke 7,0 suhu menjadi 30,3oC hingga ke menit 8. Itu dikarenakan suhu

aquades yang dipanaskan menjadi dingin sehingga suhu menjadi turun. Sehingga

didapatkan suhu rata-rata sebelum dipanaskan yaitu 27oC, setelah ditambahkan air

panas suhu rata-rata yang dipanaskan dalam percobaan kalorimeter 253,1oC.

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor diperlukan untuk menentukan naiknya

suhu sebesar 1oC.

12 tt

QH

Cara untuk menentukan tetapan kalorimeter pada percobaan ini yaitu dengan

Page 15: 1 tetapan kalorimeter

15

cara mencari kalor jenis air dingin dan air panas untuk mendapatkan kalor yang

diserap dan kalor yang dikeluarkan. Dan kalorimeter yang akan dibandingkan dan

akan dibagi dengan penambahan suhu akhir dikurangi oleh suatu air dingin diperoleh

tetapan sebagai berikut;

Qad = m.c(Tt-Tad)

Qap = m.c(Tap-Tt)

)( adt

rkalorimetekal TT

QQ

Energi yang diserap oleh air tidak sebanding dengan air yang dikeluarkan oleh

air panas. Ini dikarenakan sifat dari kalorimeter yang dapat menyerap kalor hingga

tidak semuanya kalor dapat diterima oleh air dingin.

Faktor-faktor kesalahan:

- Kurang telitinya praktikan dalam menghitung waktu yang ditentukan.

- Kurang teliti dalam mengguncang alat pengaduk kalorimeter.

- Kurangnya pemanasan aquadest sehingga suhu cepat turun.

- Thermometer menyentuh anggota tubuh, sehingga suhu yang dihasilkan kurang

baik.

Fungsi bahan yaitu aquadest adalah untuk menentukan suhu sebesar larutan

aquadest dan suhu setelah dipanaskan dan dicampur sehingga didapatkan suhu yang

berbeda.

Prinsip kerja kalorimeter adalah mengetahui besar kapasitas suhu yang

dilepaskan dan yang diterima.

Aplikasi dalam percobaan ini:

- Untuk mengetahui besar perubahan kalor.

- Mengetahui kapasitas suhu perubahan.

- Mengetahui tegangan permukaan cair dingin dan setelah dipanaskan.

Dari grafik yang didapat pada sesudah penambahan air panas didapatkan

penurunan suhu yang seharusnya mengalami kenaikan suhu, sedangkan pada

penambahan air dingin mengalami kenaikan suhu. Mungkin itu disebabkan karena

Page 16: 1 tetapan kalorimeter

16

kerusakan pada alat yang digunakan yaitu kalorimeter yang mengalami kerusakan

pada bahan isolasi. Sehingga hasil yang didapat kurang maksimal.

Page 17: 1 tetapan kalorimeter

17

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Jadi jumlah kalor yang diserap air dingin adalah 342,76 Joule.

Jadi jumlah kalor yang diserap air panas adalah 6136,24 Joule.

Jadi jumlah kalor yang diserap kalorimeter adalah 5793,48 Joule.

Kalorimeter mempunyai sifat adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau

masuk dari luar kedalam kalorimeter.

5.2 Saran

Sebaiknya pada percobaan selanjutnya menggunakan bahan yang lebih

bervariasi seperti alkohol atau minyak agar lebih mengetahui seberapa besar kalor

yang diserap dan dilepaskan.

16

Page 18: 1 tetapan kalorimeter

18

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, F. 1989. Fisika Jakarta: Erlangga.

Holman. 1997. Perpindahan kalor. Jakarta: Erlangga.

Petrucci, H. 1985. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.

Resnick, H. 1985. Fisika. Jakarta: Erlangga.