laporan bom kalorimeter

21
LAPORAN TETAP INSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN PENENTUAN KAPASITAS PANAS SUATU ZAT MENGGUNAKAN BOM KALORIMETER 4000 ADIABATIS DISUSUN OLEH: KELOMPOK II KELAS: 2.KA JURUSAN : TEKNIK KIMIA NAMA ANGGOTA:1. DORIE KARTIKA (061330400295) 2. ELVANIA NOVIANTI (061330400299) 3. ASTRI HANDAYANI (061330400290) 4. NURUL AGUSTINI (061330400306) 5. RADEN AYU WILDA. A (061330400309)

Upload: dorie-kartika

Post on 26-Dec-2015

332 views

Category:

Documents


8 download

DESCRIPTION

itp

TRANSCRIPT

Page 1: Laporan Bom Kalorimeter

LAPORAN TETAP

INSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN

PENENTUAN KAPASITAS PANAS SUATU ZAT

MENGGUNAKAN BOM KALORIMETER 4000

ADIABATIS

DISUSUN OLEH:

KELOMPOK II

KELAS: 2.KA

JURUSAN : TEKNIK KIMIA

NAMA ANGGOTA:1. DORIE KARTIKA (061330400295)

2. ELVANIA NOVIANTI (061330400299)

3. ASTRI HANDAYANI (061330400290)

4. NURUL AGUSTINI (061330400306)

5. RADEN AYU WILDA. A (061330400309)

6. IRDA AGUSTINA (061330400301)

7. BERYL KHOLIF. A (061330400292)

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAJalan Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telpon : +620711353414

Fax: +62711355918 Web : http :// www.polsri.ac.id atau http://www.polisriwijaya.ac.id Email : [email protected]

Page 2: Laporan Bom Kalorimeter

PENENTUAN KAPASITAS PANAS SUATU ZAT MENGGUNAKAN

BOM KALORIMETER 4000 ADIABATIS

I. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, maka diharapkan.

-   Mahasiswa dapat mengoperasikan peralatan Bom Kalorimeter 4000 Adiabatis

-   Mahasiswa dapat menentukan kapasitas panas suatu zat (c)

-   Mahasiswa dapat menentukan nilai kalor suatu zat

II. Alat dan bahan yang digunakan

Alat :

-  Seperangkat alat bom kalorimeter dan aksesorisnya

-  Spatula

-  Kaca arloji

-  Crussibel

-   Stopwatch

-  Gelas kimia 250 ml

Bahan:

-  Sampel padat dan cair

-  Aquadest

-  Gas Oksigen

-  Asam Benzoat

-  Kawat Ni-Cr

-  Na2CO3

-  Indicator metil red 0,5 %

III. Dasar Teori

Alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas disebut

kalorimeter. Hal ini didasarkan pada standar energy panas yang telah digunakan

secara bertahun-tahun yaitu kalorimeter. Dua metode eksperimen secara

termokimia yang umum digunakan untuk menentukan panas yaitu :

Page 3: Laporan Bom Kalorimeter

a.       Kalori pembakaran

b.      Kalori kalibrasi

Dalam metode pertama, suatu unsur atau senyawa yang dibakar dengan

oksigen , kalor atau energy yang dibebaskan dalam reaksi diukur , sedangkan

metode kedua digunakan senyawa anorganik dan larutan-larutannya.

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. 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. Kalorimeter bom kemudian ditutup dan

tutupnya lalu 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 pambakaran, kenaikan suhu diukur. Kapasitas panas (atau

harga air) “bom”, kalorimeter, pengaduk, dan termometer ditentukan dengan

percobaan terpisah dengan menggunakan zat yang diketahui panas

pembakarannnya dengan tepat.

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. 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).

Page 4: Laporan Bom Kalorimeter

 

Batu bara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian lainnya adalah

batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari suatu endapan organik,

utamanya dadalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses

pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Berdasarkan tingkat pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan

waktu. Batu bara umumnya terdiri dari antrasit, bituminius, subbituminus, lignit

dan gambut. Disamping itu batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki

sifaf-sifaf fisika dan kimia yang kompleks dan dapat ditemui dalam berbagai

bentuk. Pembentukan batu bara tersebut memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan

hanya terjadi pada masa tertentu sepanjang sejarah geologi (Anonim, 2012).

Berdasarkan penjabaran di atas, maka untuk mengetahui lebih mendalam

tentanng penentuan panas pembakaran maka dilakukanlah suatu percobaan

tentang penentuan panas pembakaran dengan bom kalorimeter.

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

Page 5: Laporan Bom Kalorimeter

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

sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam 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.

Tipe kalorimeter

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.

Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.

Kalorimeter makanan.

Page 6: Laporan Bom Kalorimeter

Kalorimeter makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan

karbohidrat, protein, atau lemak.

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19 cm dan

garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas

membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat

karet yang berlubang di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan

lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk,

yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari

tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet pada

penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup

ebonit itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah

termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah

keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar

yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik

yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping

asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah

kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes.

Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar

oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.

Kalorimeter larutan

Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor

yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada dasarnya, kalor yang

dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan

perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi

sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan ketelitian cukup tinggi

dapat diperoleh dipasaran.

Bentuk kalorimeter

Page 7: Laporan Bom Kalorimeter

Beker aluminium dan gelas plastik jenis polistirin (busa) dapat digunakan

sebagai kalorimeter sederhana dengan termometer sebagai pengaduk. Keuntungan

menggunakan gelas plastik sebagai kalorimeter adalah murah harganya dan

setelah dipakai dapat dibuang.

Kalorimeter yang biasa digunakan di laboratorium fisika sekolah berbentuk

bejana biasanya silinder dan terbuat dari logam misalnya tembaga atau aluminium

dengan ukuran 75 mm x 50 mm (garis tengah). Bejana ini dilengkapi dengan alat

pengaduk dan diletakkan di dalam bejana yang lebih besar yang disebut

mantel/jaket. Mantel/jaket tersebut berguna untuk mengurangi hilangnya kalor

karena konveksi dan konduksi.

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 ini dapat dicari H.

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).

Jenis-jenis kalorimeter:

1)      Kalorimeter Bom

Page 8: Laporan Bom Kalorimeter

Merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor

dari reaksi-reaksi pembakaran.

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 kedap panas.

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 )

ü  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.

2)      Kalorimeter Sederhana

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 ).

Page 9: Laporan Bom Kalorimeter

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

IV. Prosedur kerja

1. Kawat Ni-Cr diukur panjangnya sebelum percobaan dengan panjang 12 cm

2. Berat sampel ditimbang tidak lebih dari 1 gram

3. Kawat dimasukkan kedalam wadah sampel dengan kawatnya menyentuh

sampel

4. Sebelum skalar utama dinyalakan, air aquadest diisikan pada bagian jacket

melalui lubang di bawah tutup

5. Water cooler sirkulator dihubungkan lalu dipasangkan selangnya kealat bom

kalorimeter

Page 10: Laporan Bom Kalorimeter

6. Sampel dimasukkan ke bucket, lalu ditambahkan oksigen dengan tekanan

yang disesuaikan , kemudian dimasukkan kedalam bom head yang telah

berisi air

7. Volume air dipastikan pada bucket selalu tetap dan suhunya diatur 25°C

setiap kali melakukan pengukuran

8. Bom head dimasukkan ke dalam bucket dan ditutup C 4000 , indicator led

hijau akan menyala , lalu timer T1 dinyalakan selama 10 menit dan dicatat

pada display

9. Saklar pembakaran ditekan maka indikator led kuning akan menyala dan

timer T2 dinyalakan selama 10 menit , setelah 10 menit dicatat T2 pada

display

10. Panjang kawat Ni-Cr diukur setelah pengeboman

Catatan :

Sisa aquadest yang terdapat didalam bom head dapat digunakan untuk

analisis sulfur dan nitrogen di dalam sampel dengan cara mentitrasinya dengan

Na2CO3 0,0725 N dan indicator metil red 0,5 % sebanyak 3 tetes

Perhitungan

Untuk menentukan nilai kalor digunakan  rumus :

Nilai kalor (H) = (C.Δt – Qf) / m sampel

Dimana :

C         = (Hob x m sampel + Qf) Δt

Hob     = gross kalortimetrik dari asam benzoate

Qf        = cal kawat + cal sulfur hasil analisis

1 cal     = 4,1868 Joule

1 Btu   = 1055,05585 Joule

1 cal/gr = 1,8 Btu/lb

1 cm kawat Ni-Cr terkandung panas sebesar 2,3 cal

1 ml volume titran setara dengan 1 cal

Page 11: Laporan Bom Kalorimeter

V.   Data pengamatan

No Data Angka Pengukuran

1 Massa sampel 0,9 gram

2 Panjang kawat mula-mula 12 cm

3 Panjang kawat akhir 8 cm

4 Suhu awal (T1) 1,51 °C

5 Suhu akhir(T2) 3,958 °C

6 Hob asam benzoate 6318 Cal/gr

7 Analisa sulfur 2,3 cal

 

VI. Perhitungan

Massa sampel = 0,9 gram

Suhu awal (T1) = 1,51 °C

Suhu akhir(T2) = 3,958 °C

ΔT = T2 – T1

  = 3,958 °C - 1,51 °C

            = 2,448 °C

Sisa kawat 8 cm = 8 cm x 2,3 cal = 18,4 cal

Analisa sulfur = 2,3 cal

Hob asam benzoat = 6318 Cal/gr

Qf = cal kawat+cal sulfur hasil analisis = 18,4 cal+2,3 cal = 20,7 cal

Ditanya: kapasitas kalor dan nilai kalor?

Kapasitas kalor (C ) = (Hob asam benzoat x Massa sampel)+Qf

ΔT

= (6318Calgr

x 0,9 gram)+20,7 cal

2,448° C

= 2331,25 cal/°C

Nilai kalor (ΔH) = C . ΔT−Qfm sampel

Page 12: Laporan Bom Kalorimeter

= (2331,25cal°C

x 2,448° C)−20,7 cal

0,9 gram

= 6318 cal/gram

 

VII. Analisa

Percobaan ini adalah penentuan kapasitas panas suatu zat denngan

menggunakan bom calorimeter 4000 adiabatis. Adapun tujuan dari praktikum ini

adalah dapat menentukan kapasitas panas suatu zat (c ) dan nilai kalor suatu zat.

Alat yang digunakan adalah bom calorimeter. Dalam prinsipnya, bom calorimeter

ini adalah contoh bahan bakar yang akan diukur dimasukkan ke dalam bejana

logam kemudian diisi dengan oksigen bertekanan tinggi. Boom ditempatkan di

dalam bejana air dan bahan kalor itu dinyalakan dengan sambungan listrik dari

luar. Suhu air diukur sebagai fungsi waktu setelah penyalaan. Setelah semua data

terkumpul, maka dapat ditentukan nilai kalor bahan bakar zat tersebut melalui

neraca energi. Begitulah prinsip dari bom calorimeter ini.

Langkah awal yang dillakukan pada percobaan ini adalah menimbang

sampel asam benzoat sebanyak 0,9 gram. Kemudian melakukan pressing terhadap

sampel tersebut hingga terbentuk palette bertekstur padatan. Kawat diukur

sepanjang 12 cm dan dihubungkan ke bagian dalam calorimeter. Alat tersebut

dikencangkan tutupnya agar oksigen yang akan dimasukkan ke dalam bom head

tidak keluar. Oksigen dimasukkan ke dalam bom head dan kemudian bom head

tersebut dimasukkan ke dalam calorimeter untuk selanjutnya dilkaukan analisa.

Bom calorimeter berisi air dimana air ini berfungsi untuk menyerap kalor yang

dikeluarkan oleh bucket berisi bom head tersebut. Suhu dapat dilihat dari display

alat tersebut. Selain itu, air tadi terdapat agitator yang berfungsi untuk menyerap

suhu yang ada di dalam sistem tersebut.

Alasan mengapa gas oksigen yang digunakan dalam bom calorimeter

bukan gas lain adalah Karena di dalam bom tersebut terjadi reaksi pembakaran,

sehingga gas yang akan dipakai adalah gas oksigen karena oksigen ini berfungsi

dalam proses pembakaran.

Page 13: Laporan Bom Kalorimeter

Dengan melakukan pengeboman pada sistem bom calorimeter iini, suatu

bahan bakar dapat diketahui berapa nilai kapasitas panas dan kalor suatu zat.

Kapasitas panas merupakan suatu ukuran yang ditetapkan untuk suatu benda

dalam kadar panas tertentu. Nilai kalor bahan bakar adalah suatu besaran

menunjukkan energi kalor dihasilkan dari suatu proses pembakaran setiap satuan

massa bahan bakar.

VIII. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah diamati dapat disimpulkan bahwa 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. Dengan mengetahui berat sampel , sisa panjang

kawat(setelah pengeboman) , perubahan suhu awal dan suhu akhir dapat dicari

nilai kalor nya dan hasil dari nilai kalor dari asam benzoat adalah 6318Cal/°C.

Adapun kapasitas kalor asam benzoate=2331,25 cal/°C dan dalam pengisian

oksigen harus dengan tekanan yang disesuaikan.

IX. Daftar Pustaka

Arie, Arhy. 2013. Bom Kalorimeter. http://arikimia.blogspot.com. Diakses pada

15 Maret 2014.

Dhini, Aulia.2014. Kalorimeter Bom. http//dhiniauliaphasa.blogspot.com. Diakses

pada 15 Maret 2014.

Rizkatiti. 2012. Kalorimeter. http://anotherwordfrizti.blogspot.com. Diakses pada

15 Maret 2014.

Tim Laboratorium ITP. 2013. Penuntun Praktikum Instrumen dan Teknik

Pengukuran. Palembang:Politeknik Negeri Sriwijaya..

Page 14: Laporan Bom Kalorimeter

X. Gambar Alat