Amali 3: Menentukan nilai bahan api kerosen, lilin dan LPGTujuan:Untuk menentukan nilai bahan api bagi kerosin, LPG dan lilinTeori:Bahan api adalah bahan yang terbakar dengan mudah dalam udara (oksigen) untuk membebaskan tenaga haba. Ia merujuk kepada bahan kimia yang menghasilkan tenaga haba semasa pembakaran Kebanyakan bahan api mengandungi atom karbon dan atom hidrogen. Menurut Tan Yin Toon et.al (2008), pembakaran bahan api ialah tindak balas redoks antara satu bahan dengan oksigen untuk menghasilkan tenaga haba. Pembakaran sebarang bahan api merupakan tindak balas eksotermik kerana sepanjang proses pembakaran lengkap, tenaga haba akan dibebaskan untuk pembentukan ikatan molekul antara karbon dengan oksigen dan juga ikatan kutub antara hidrogen dengan oksigen bagi menghasilkan molekul karbon dioksida dan air. Rajah di bawah menunjukkan diagram aras tenaga bagi pembakaran unsur karbon.

Menurut %% (##), haba pembakaran boleh didefinisikan sebagai tenaga haba yang dibebaskan apabila satu mol sesuatu bahan dibakar dengan lengkap dalam oksigen berlebihan di bawah keadaan piawai.

Nilai bahan api atau nilai haba adalah jumlah haba yang diukur di dalam kJ yang boleh didapati apabila 1 g bahan api dibakar. Unit bagi nilai bahan api ialah kJ g-1. Bahan api yang berlainan mempunyai nilai bahan api yang berbeza. . Nilai bahan api ialah suatu ukuran kandungan tenaga dalam sesatu bahan api. Nilai ini dapat ditentukan secara eksperimen dengan membakar bahan api tersebut. Sebagai contoh, minyak tanah (kerosen) dengan jisim yang diketahui dan haba yang dibebaskan digunakan untuk memanaskan air. Semasa penentuan haba pembakaran, oksigen yang berlebihan mestilah dibekalkan supaya pembakaran boleh berlaku dengan lengkap. Jika oksigen ataupun udara tidak dibekalkan dengan lengkap maka haba yang dibebaskan akan kurang daripada haba pembakaran.

Menurut Tan Yin Toon et.al (2008), haba pembakaran boleh ditentukan secara eksperimen dengan membakar bahan api dengan yang jisim tertentu dan tenaga haba tersebut akan dipindah dan digunakan untuk memanaskan air. Hubungan yang digunakan adalah haba yang terbebas semasa pembakaran bahan api sama dengan haba yang diserap oleh air. Maka daripada kenaikan suhu air, nilai haba pembakaran bagi sesuatu bahan api pun dapat diukur. Kuantiti tenaga haba yang dibebaskan oleh setiap jenis bahan api adalah berbeza dan ia dapat dibandingkan dengan mengukur haba pembakarannya.Bekas kuprum yang digunakan dalam eksperimen ini dikenali sebagai kalorimeter kuprum. Kalorimeter diperbuat daripada bahan konduktor haba yang baik untuk memastikan haba yang diserap daripada pembakaran bahan api dapat dipindah kepada air dengan cepat agar kehilangan haba ke sekeliling dapat diminimumkan.

Hipotesis:Semakin banyak bilangan atom karbon per molekul dalam bahan api, semakin banyak haba pembakarannya. Bahan:Kerosen, lilin, LPG, air sulingRadas:Bikar, bekas kuprum, termometer, 100 cm3 silinder penyukat, lampu pelita, tungku kaki tiga, penimbang elektronik, penghadang angin, rod kaca, blok kayu. Pembolehubah:(i) Pembolehubah boleh dimanipulasikan:Jenis bahan api(ii) Pembolehubah bergerak balas:Nilai bahan api(iii) Pembolehubah yang dimalarkan:Suhu awal air, isipadu air dan bahan api, bekas kuprum dan lampu pelita, jarak antara api pelita dengan dasar kalorimeter kuprumDefinisi secara operasi:Haba pembakaran sesuatu bahan api cecair boleh didefinisikan sebagai jumlah tenaga haba yang dipindahkan kepada air. Dengan mengetahui kenaikan suhu air dan isipadu air yang digunakan, haba pembakaran bahan api itu dapat dihitung dengan menggunakan formula:

Prosedur:

Rajah 1: Eksperimen mengkaji haba pembakaran bahan api1. 250 cm3 air disukat dan ditambahkan ke dalam bekas kuprum.2. Kalorimeter kuprum diletakkan di atas tungku kaki tiga. Suhu awal air diukur dan dicatatkan.3. 50 cm3 kerosen dimasukkan ke dalam pelita lampu. Jisim pelita lampu dan minyak tanah ditimbang dan dicatatkan.4. Pelita lampu diletakkan di bawah bekas kuprum dan penghadang angin diletakkan di sekeliling kalorimeter kuprum dan tungku kaki tinga seperti yang ditunjukkan pada rajah 1. Sumbu pelita dinyalakan. 5. Air yang terkandung dalam kalorimeter kuprum dikacau sepanjang eksperimen dijalankan.6. Nyalaan api dipadamkan apabila suhu air meningkat sebanyak 30oC. Suhu tertinggi yang dicapai oleh air dicatatkan. 7. Jisim pelita dan kandungannya ditimbang dan direkodkan. 8. Langkah 1 hingga langkah 7 diulangi dengan menggunakan lilin cair dan LPG untuk menggantikan kerosen. Keputusan:Jenis bahan apiKerosenLilinLPG

Suhu awal air, t1 (oC)

Suhu akhir air, t2 (oC)

Kenaikan suhu air, t1 t2 (oC)

Jisim awal lampu pelita, m1 (g)

Jisim akhir lampu pelita, m2 (g)

Jisim bahan api yang terbakar, m1 m2 (g)

Perbincangan :Nilai haba pembakaran ### yang diperoleh dalam eksperimen ini adalah lebih rendah daripada nilai sebenar, iaitu ### kerana :(a) Haba hilang ke sekeliling(b) Pembakaran tidak lengkap

Langkah-langkah berjaga-jaga:1. Penghadang angin diletakkan di sekeliling kalorimeter kuprum dan tungku kaki tiga untuk mengelakkan api pelita lampu daripada gangguan aliran udara serta kehilangan haba kepada sekeliling.2. Pelita lampu diletakkan di atas blok kayu supaya jarak antara pelita lampu dengan kalorimeter kuprum dapat diminimumkan. Maka, tenaga haba yang hilang ke persekitaran dapat dikurangkan.3. Kalorimeter kuprum dan air terus dipanaskan oleh pelita lampu tanpa penggunaan kasa dawai kerana kasa dawai merupakan bahan konduktor haba yang baik dan dapat menyerap tenaga haba yang dibebaskan oleh bahan api.4. Air yang terkandung dalam kalorimeter kuprum perlu dikacau dari semasa ke semasa untuk memastikan suhunya adalah seragam.5. Berhati-hati semasa mengendalikan bahan kimia yang mudah terbakar, seperti bahan api.