KALORIMETER

OLEH:

                                            NAMA      : ENY PURWATI

                                            JURUSAN : MATEMATIKA

                                            SEMESTER: II (DUA)

 

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MAHASARASWATI DENPASAR

TAHUN AJARAN 2010/2011

 

 

 

KATA PENGANTAR

              Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,karna berkat rahmat-Nya makalah ini dapat di selesaikan tepat pada waktunya melalui berbagai sumber.

Pertama-tama penulis akan membahas mengenai pengertian dari kalorimeter itu sendiri,kemudian penulis akan memberikan penjelasan mengenai prinsip kerja kalorimeter,serta jenis-jenis kalorimeter

Disadari makalah ini sangat jauh dari sempurna karna keterbatasan pengentahuan dan pengalaman dari penulis.Oleh karna itu,kritik dan saran yang konstruktif sangat diharapkan untuk kesempurnaan makalah ini di masa mendatang.Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

 

 

 

 

Amlapura,  Mei 2011

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

DAFTAR ISI

 

KATA PENGANTAR…………………………………………………………………………i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………..ii

BAB  I  PENDAHULUAN

A.Latar belakang masalah…………………………………………………………….1

B.Rumusan masalah…………………………………………………………………..1

C.Tujuan………………………………………………………………………………2

BAB II PEMBAHASAN

A.Pengertian Kalorimeter……………………………………………………………..3

B.Prinsip Kerja Kalorimeter…………………………………………………………..3

C.Jenis-Jenis Kalorimeter……………………………………………………………..4

BAB III PENUTUP                      A.Kesimpulan…………………………………………………………………………8          B.Saran……………………………………………………………………………….8

DAFTAR PUSTAKA………………………… …………………………………………….9

 

 

 

 

 

 

ii

 

 

 

 

BAB 1

PENDAHULUAN

 

 

 

 

A. Latar Belakang

Hukum kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan dan dapat diciptakan melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain.Di alam ini banyak terdapat energi seperti energi listrik,energi kalor,energi bunyi,namun energi kalor hanya dapat dirasakan seperti panas matahari .Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat alat-alat pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas, penanak nasi, kompor listrik ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut memiliki cara kerja yang sama yaitu merubah energi listrik yang mengalir pada kumparan kawat menjadi energi kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat ayang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas, dapat diidentifikasi permasalahan, sebagai berikut :

1. Apakah pengertian dari kalorimeter  ?

2. Apa fungsi dari kalorimeter ?

3. Apa saja jenis kalorimeter ?

4. Bagaimana prinsip kerja dari kalorimeter?

 

 

1

 

 

C.Tujuan

Adapun tujuan  dari penulisan makalah  ini adalah agar kita dapat memahami sistem kerja kalorimeter dan arti fisis tara panas listrik.Memperluas pengetahuan pembaca tentang kalorimeter.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

BAB II

PEMBAHASAN

 A.Pengertian

Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor merupakan energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem.

Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.

B.Prinsip kerja

Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar  yang dimasukan ke dalam air suling.  Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar  (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas.

Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada suatu bahan maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil. Kita dapat melihat seolah  pengukuran dengan menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang kecil. Hal ini merupakan suatu anggapan yang salah karena dalam pengukuran pertama perubahan suhu yang digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar. Tapi jika perubahan suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil  yang mempunyai tara panas listrik yang besar.

3

 

C.Jenis-Jenis Kalorimeter

beberapa jenis kalorimeter yang sering dipakai antara lain: kalorimeter alumunium, elektrik, gas dan kalorimeter bom.Berikut ini akan di bahas mengenai kalorimeter bom dan kalorimeter sederhana.

 

1)Kalorimeter bom

Kalorimeter bom 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 )

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 )

 

 

4

 

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 = qv

          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 ).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 )

 

5

 

 

 

Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP = nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya.

DH = qp

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)

 

 

 

 

 

6

 

 

 

Untuk menentukan harga air kalorimeter (H) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikutH = mb  . Cb (tb – t2) = ma . Cb (t2 – tb)

                             (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 trimamb  . 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)

7

 

BAB III

PENUTUP

A.Kesimpulan

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui besar energi yang dibebaskan pada suatu sistem. Pada kalorimeter terdapat energi disipasi. Energi disipasi dapat berarti energi yang hilang dari suatu sistem. Hilang dalam arti berubah menjadi energi lain yang tidak menjadi tujuan suatu sistem (dalam percobaan, energi listrik berubah menjadi energi kalor) . Timbulnya energi disipasi secara alamiah nggak dapat dihindari

B.Saran

Setelah selesainya makalah ini penulis akan memberikan saran,diantaranya,kita harus memandang sisi positif dari kalorimeter,jangan melihat dari sisi negatifnya saja,serta kita harus meperhatikan alat-alat pengukur suhu yang lain, agar kita dapat memperluas ilmu pengetahuan.

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

DAFTAR PUSTAKA

 

 

Zaida, Drs., M.Si. Fisika. Bandung:Dosen Unpad

Keenan, 1980, Fisika untuk Universitas Jilid 1, Erlangga, Jakarta.

Petrucci, Ralph. H, 1987, Fisika Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 2 Edisi 4, Erlangga, Jakarta.

Syukri, S, 1999, Fisika Dasar 1, ITB, Bandung.

 

kalorimeter 

Kalori meter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalori meter adalah kalori meter campuran. Kalori meter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam bejana lain yang agak lebih besar.kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar perukaran kalor dengan sekitar kalori meter dapat dikurangi. Kalori meter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam  kalori meter, air dalam  kalori meter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalori meter adalah asas black. Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan  kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama. Pelepasan dan penyerapan kalor ini besarnya harus imbang. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi. 

Kalor atau heat merupakan salah satu bentuk energi,yang pada abad ke-19 ditemukan bahwa fenomena yang berhubungan dengan kalor dapat dideskripsikan secara konsisten tanpa perlu menggunakan model fluida. Model baru ini memandang kalor berhubungan dengan kerja dan energi. Satuan-satuan yang digunakan untuk panas adalah kalori (1 kal= 4,184 J), Btu (1 Btu= 1054 J), dan para ahli gizi disebut “kalori besar” kilokalori (1 Kal = 1000 kal).

Kalor jenis/c  adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 o 

C (pada temperatur 14,50 C-15,5oC). Dalam satuan termal British (Brithis Thermal Unit/Btu), satu Btu ialah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 lb air sebesar 1 o F.

Apabila suatu benda diberikan kalor sebanyak Q kalori, sehingga benda tersebut mengalamim perubahan suhu sebesar ∆T (dalam o C atau o F) maka perbandingan antara banyaknya kalor yang diberikan dengan besarnya perubahan suhu disebut sebagai kapasitas kalor C (heat capasity).

Satuan dari kapasitas panas suatu benda adalah :

gr.kal/oC     atau kgr.kal/oC    atau    Btu/oF.

Dengan kata lain, kapasitas panas atau harga air suatu benda adalah banyaknya panas yang harus diberikan kepada benda tersebut agar suhunya naik satu derajat. Percobaan – percobaan lebih lanjut menyatakan bahwa benda-benda dengan massa yang sama tetapi terbuat dari jenis zat yang berbeda-beda pula. Dengan kenyataan tersebut, maka timbullah pengertian kapasitas panas jenis atau disingkat panas jenis (c= specific heat capacity= specific heat) dari suatu zat  yaitu kapasitas panas persatuan massa dari benda yang terbuat dari jenis zat tersebut.  Dengan demikian , panas jenis suatu zat didefinisikan debagai jumlah panas yang harus diberikan kepada setiap satuan massa dari zat tersebut agar suhunya naik dengan satu derajat.

Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut.Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor :

1. massa zat

2. jenis zat (kalor jenis)

3. perubahan suhu

Q = m.c.(t2 - t1)

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan : 

Dimana :

Q =kalor yang dibutuhkan (J)

m =  massa benda (kg)

c =  kalor jenis (J/kg°C)

t1=  suhu awal (°C)

t2 =  suhu akhir (°C)

Panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu :

1.    Konduksi : perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan massa atau partikel zat. Terjadi pada zat padat.

2.    Konveksi : perpindahan kalor yang disertai perpindahan massa atau partikel zat. Terjadi pada zat cair dan gas.

3.    Radiasi : perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik ( tidak memerlukan medium ). Terjadi pada matahari.

Kalor merupakan suatu besaran fisika.Alat yang digunakan untuk mengukur kalor disebut kalorimeter.

Bagian-Bagian Kalorimeter

 Gambar 6.17 menunjukkan bagian-bagian kalorimeter. Adapun bagian-bagian dari kalorimeter adalah sebagai berikut : 

·         Termometer, digunakan untuk mengukur suhu yang diletakkan pada tutup kalorimeter. Suhu yang tercantum pada termometer itulah yang digunakan dan menjadi acuan.

·         Pengaduk, digunakan untuk mengaduk agar panas zat yang ada pada kalorimeter sama.

·         Tutup kalorimater, yang terbuat dari kayu. Bahan ini merupakan isolator sehingga tidak terjadi transfer energi keluar sistem.

·         Bejana kalorimeter atau bejana dalam yang terbuat dari logam. Logam ini misalnya seperti tembaga atau aluminium. Permukaan bagian luar dari bejana ini dibuat mengkilap untuk mengurangi radiasi kalor atau kehilangan kalor karena penyerapan didnding bejana.

·         Selubung luar  yang menyekat terjadinya pertukaran kalor dengan lingkungannya. Bejana ini berguna untuk mengurangi hilangnya kalor karna konveksi dan konduksi. Konveksi adalah perpindahan kalor melalui zat yang diikuti dengan perpindahan partikel-partikel zat-zat. Sedangkan konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti oleh perpindahan pertikel-partikel zat itu.

·         Penyangga, agar antara bejana bagian dalam yang terbuat dari logam tidak bersentuhan dengan bejana pelindung bagian luar, sehingga antara bejana dalam dan bejana luar terdapat rongga udara. Dalam hal ini udara merupakan kondiktor paling buruk atau isolator paling baik.

Jenis- 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.

Contoh kalorimeter bom:

Kalorimeter makanan.

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 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.

2.      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.

Gambar Kalorimeter Larutan

 

3.      Kalorimeter Elektrik

Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.Pada percobaan ini kita tidak membuat energi kalor / panas melainkan kita hanya merubah energi listrik menjadi energi kalor / panas.

Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar  yang dimasukan ke dalam air suling.  Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar  (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas. 

4.      Kalorimeter Aluminium

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

Prinsip Kerja Kalorimeter

Kalorimeter merupakan suatu sistem yang tertutup yang berarti tidak terjadi transfer energi baik keluar maupun masuk ke dalam sistem kalorimeter tersebut. Transfer energi keluar ataupun masuk ke dalam sistem dicegah dengan bejana pelindung dari bahan penyekat panas. Dengan demikian, apabila suatu zat padat dengan suhu yang lebih tinggi dimasukkan ke dalam kalorimeter yang telah berisi sejumlah air, maka banyaknya panas yang diberikan oleh zat tersebut adalah sama dengan banyaknya panas yang diterima oleh kalorimeter beserta air di dalamnya . Suhu zat akan berubah turun, sedang suhu kalorimeter akan berubah naik dan akhirnya mencapai suhu yang sama.

Prinsip kerja kalorimeter ini berlandaskan atas asas Black. Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Secara matematis dapat ditulis: 

Q lepas = Q serap.

  

Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh 

keterangan:

     Q zat  =  banyaknya kalor zat ( J atau kal ) 

      Q kal + air =  banyaknya kalor kalorimeter dan air (J atau kal)

      mzat  =  massa zat yang diukur (kg)

cp (zat)         =  kalor jenis zat( J/kg 0C atau kal/kg0C)

D       t zat  =  perubahan suhu zat

D       t zat air    =  perubahan suhu air

mkal =  massa kalorimeter

cp kal =  kalor jenis kalorimer

cp air =  kalor jenis air

Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.Adapun kalor merupakan energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem. 

Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang diberikan atau diambil dalam suatu proses tertentu. Sebuah termometer sederhana terdiri dari bejana terisolasi, alat pengaduk, dan termometer. Pada umumnya, bejana kalorimeter dibalut menngunakan sejenis bahan isolator panas, seperti polistiren dan stirofoam .bahan bahan tersebut dapat digunakan untuk mengurangi pertukaran kalor diantara sistem dengan lingkungan, sehingga tekanan di dalam kalorimeter relatif tetap,. Hal ini karena, pengukuran kalor menggunakan kalorimeter harus dilakukan pada tekanan tetap.

Untuk mengukur kalor dengan kalorimater, sumber panas disimpan di dalam kalorimater tersebut dan air diaduk sampai tercapai keadaaan kesetimbangan, kemudian kenaikan suhunya dicatat dengan membaca termometer.

Dalam hal ini, jumlah kalor yang dilepaskan oleh sistem dalam kalorimeter tersebut dapat dihitung. Tekanan dalam kalorimeter relatif tetap, Maka perubahan kalor sistem sama dengan perubahan entalpinya. Hal ini dinyatakan dengan persamaan berikut:

-H = Q

Karena bejana kalorimeter dibalut dengan menggunakan bahan isolator, maka dianggap tidak ada kalor yang diserap dan dilepaskan oleh sistem dari dan ke lingkungan, sehingga kalor sistem sama dengan nol.

Qreaksi + Qkalorimeter + Qlarutan = Qsistem

Qreaksi + Qkalorimeter + Qlarutan = 0

Qreaksi = - (Qkalorimeter + Qlarutan )

Kalibrasi alat kalorimeter dengan membiarkan suhu air dalam kalorimater  normal (kembali ke suhu awal).  Apabila air yang berada di suatu gelas kemudian diukur suhunya dengan menggunakan termometer, kemudian air tersebut dipindahkan ke kalorimeter, lalu suhunya diukur kembali dengan termometer. Kemudian kita membaningkan suhu keduanya, apabila suhu air di gelas beda atau berubah maka calorimeter telah terkontaminasi. Sedangkan sebaliknya apabila suhu keduanya sama maka calorimeter sudah dalam keadaan standar

Cara Pengukuran Kalorimeter

Dalam penggunaan kalorimeter ini kita membutuhkan  termometer untuk mengukur suhu  yang diletakkan pada tutup kalorimeter. Suhu yang tercantum pada thermometer itulah yang digunakan dan yang menjadi acuan.

Cara mengukur kalor jenis dengan kalorimeter dengan melakukan percobaan sebagai berikut :

1.      Menimbang massa kalorimeter dan pengaduk (mkal) dengan neraca teknis.

2.      Memasukkan 200ml air ke dalam kalorimeter, menimbang kembali massa calorimeter + pengaduk + air (mkal + mair) tersebut dengan neraca teknis.

3.      Memasukkan thermometer ke dalam kalorimeter, menutup kalorimeter tersebut , setelah itu menentukan suhu awal calorimeter dan air (tk-a).  setelah termometer menyentuh air dalam kalorimeter beberapa saat lamanya.

4.      Meninbang massa logam yang akan ditentukan massa jenisnya (mzat) dengan neraca.

5.      Merebus logam tersebut ke dalam air panas selama kira – kira 5 menit, kemudian mengukur suhu air panas tersebut. Dengan mencatat suhu pada thermometer dan membandingkannya dengan suu awal.

6.      Membuka tutup kalorimeter. Lalu mengangkat pengaduk dan dengan segera logam yang telah direbus tadi dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan menggunakan penjepit. Lalu menutup kalorimeter dengan segera pula. Mengaduk air dengan batang pengaduk sampai suhu konstan. Catatan bahwa waktu pemindahan logam tidak boleh lebih dari 2,5 detik.

7.      Dari data yang telah didapatkan maka cp logam dapat dihitung dengan menggunakan persamaan asas black.

8.      Mengulangi percobaan sebanyak 3 x untuk hasil yang lebih akurat.

Pembacaan Hasil Pengukuran Kalorimeter

Q lepas = Q serap.

Dengan menggunakan asas Black, kita dapat menghitung kalor jenis zat tersebut. 

Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh

Misalkan :

tzat = suhu zat padat

Trt = suhu akhir / rata – rata

Tk-a = suh calorimeter dan air mula - mula

Maka:

  

Dengan mensubstitusikan kedua persamaan di atas maka didapatkan persamaan :

  

 

Sehingga : 

keterangan:

     Q zat  =  banyaknya kalor zat ( J atau kal ) 

      Q kal + air =  banyaknya kalor kalorimeter dan air (J atau kal)

mzat                        =  massa zat yang diukur (kg)

cp (zat)                      =  kalor jenis zat( J/kg 0C atau kal/kg0C)

D       t zat                             =  perubahan suhu zat

D       t zat air                =  perubahan suhu air

mkal  =  massa kalorimeter

cp kal  =  kalor jenis kalorimer

cp air  =  kalor jenis air

Kesalahan Pengukuran Kalorimeter

Kesalahan – kesalahan yng sering terjadi pada proses pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter ini adalah sebagai berikut 

Kesalahan pengukuran massa dengan menggunaka neraca teknis.

1.      Waktu pemindahan zat yang terlalu lama. Seringkali harga cp tidak sesuai akibat faktor waktu pemindahan logam panasatau hal lainyang mengakibatkan adanya proses transfer energy yang tidak diinginkan.Maka ulangi percobaan hingga beberapa kali dengan waktu pemindahan paling lama 2,5 detik

2.      Kesalahan pengukuran massa dengan menggunaka neraca teknis.

3.      Proses pengadukan zat di dalam kalorimeter yang terlalu cepat. Sehingga suhu belum konstan sudah dicatat ukurannya. Seharusnya aduk air dengan batang pengaduk  untuk beberapa saat sampai suhu konstan.

4.      Saat pencampuran logam ke dalam kalorimeter, tutup kalorimeter tidak rapat sehingga bisa menimbulkan terjadinya transfer energi.

5.      Kesalahan penghitungan pengukuran

6.      Kesalahaan pada alat yang kurang baik

7.      Ketidaktelitian Praktikan

Dalam kehidpan sehari-hari kita sering melihat alat-alat pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas, penanak nasi, kompor listrik ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut memiliki cara kerja yang sama yaitu merubah energi listrik yang mengalir pada kumparan kawat menjadi energi kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan

http://efrihani.blogspot.co.id/2013/11/kalorimeter.html 

Kalorimeter BOM 

 KALORIMETER BOM

Kalori didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menentukan suhu 1 gram air dalam 1 skala derajat 0 C atau K (kelvin). Untuk dapatmengukur kalor maka dipergunakan sebuah alat yang disebut dengan Kalorimeter,Kalorimeter banyak berbagai jenisnya, bergantung dengan keadaan bahan dankebutuhan pengguna Kalorimeternya. Sehingga, pengukuran jumlah kalor reaksibaik yang diserap maupun yang dilepaskan pada suatu reaksi kimia denganeksperimen yang disebut Kalorimeter.Kalor merupakan jumlah energi yang dipindahkan dari satu benda atautubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka.Kalorimeter yaitu cara penentuan kalor reaksi dengan menggunakan Kalorimeter.Perubahan entalpi adalah perubahan kalor yang diukur pada tekanan konstan,untuk menentukan perubahan kalor yang dilakukan dengan cara yang samadengan penentuan perubahan kalor pada suatu reaksi dapat diukur melaluipengukuran perubahan suhu yang terjadi pada reaksi tersebut. Sehingga dapatdiketahui Kalorimeter yaitu suatu sistem terisolasi (tidak ada perpindahan materiataupun energi dengan lingkungan diluar Kalorimeter).Latar belakang dilakukan percobaan tetapan Kalorimeter ini adalah untuk memahami proses perubahan energi dalam bentuk kalor serta hubunganKalorimeter dengan menggunakan prinsip Asas Black dan juga untuk memahamimetode penggunaan Kalorimeter dalam penentuan kalor suatu zat sertapengaplikasian dalam kehidupan sehari-hari.Oleh karena itu, percobaan ini dilakukan agar dapat mengetahui prinsipkerja alat Kalorimeter serta dapat menentukan berapa banyak energy panas yangdiserap oleh Kalorimeter, dan juga agar dapat menentukan nilai tetapanKalorimeter.

Sejarah Kalorimeter

Menuturut Robert Mayor kalor merupakan salah satu bentuk energi,hal ini dibuktikan ketika mngguncang guncang botol yang berisikan air setelah diguncangkan naik.Pada tahun 1818-1889 james joule yang namanya digunakan sebagai satuan SI menentukan bahwa munculnya atau hilangnya sejumlah energi termis diikuti dengan munculnya atu hilangnya energi mekanik yang ekiuvalen, Menurut James Joule kalor adalah salh satu bentuk energi dan dibuktikan melalui percobaan air dalam calorimeter ternyata kalornya sama dengan usaha yang dilakukan.satuan kalor yang timbul dinyatakan dalam satuan kalor dan usaha yang dilakukan oleh beban dan dinyatakan dalam satuan joule . Kapasitas Panas dan Kapasitas Jenis Bila energi panas ditambahkan suatu zat maka temperature zat itu biasanya naik,jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikan temperature suatu zat sebanding dengan perubahan temperatur

Q=C∆T=mc∆T

Dengan C adalah kapasitas panas zat yang didefinisikan sebagai energi panas yang bibutuhkan untuk menaikan temperature suatu zat dengan satu drajat

c= C/m

Dengan c adalah kapasitas panas zat(joule/k),c adalah panas jenis(j/kg  ),m adalah massa(kg)Berdasarkan asa black jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor yang diterimaQterima=Qlepas

mc∆t+H∆t=mc∆tmc(t2-t1)+H(t2-t1)=mc(t2-t1)

Pada percobaan ini berhubungan dengan energi listrik menjadi energi panas energi yang di hasilkan pada satu daya suatu resistor dinyatakan dengan

BAB II

KALORIMETER BOM       

Bomb kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yangdibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahanbakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerapkalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

Sejumlah sa mpel dalam suatu ruang bernama “BOMB” dan dinyalakan atau dibakar dengan system penyalaan elektris sehingga sampel tersebut terbakar habis dan menghasilkan 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 bom.

Cara Kerja Kalorimeter Bom

Ø  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 platinasedemikian sehingga menempel pada zat yang akan diuji.

Ø  Kalorimeter bom kemudian ditutup dan tutupnya lalu dikencangkan.

Ø  Setelah itu "bom" diisi dengan O2 hingga tekanannya mencapai 25 atm.

Ø  Kemudian "bom" dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi air.

Ø  Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat besi dan setelahterjadi pambakaran, kenaikan suhu diukur.

Ø  Kapasitas panas (atau harga air) “bom”, kalorimeter, pengaduk,dan termometer ditentukan.

Ø  dengan percobaan terpisah dengan menggunakan zat yang diketahui panas pembakarannyadengan tepat (Biasanya asam benzoate).

PRINSIP KERJA KALORIMETER BOM

Calorimeter bomb merupakan suatu piranti lain yang banyak di gunakan untuk penentuan nilai kalorbahan padat dan cair.Ppengukuran calorimeter bomb dilakukan pada kondisi volume konstan tanpa aliran atau dengan kata lain reaksi pembakaran di lakukan tanpa menggunakan nyala api melainkan menggunakan gas oksigen sebagai pembakar dengan volume konstan atu tegangan tinggi.Prinsip kerjanya ialah contoh bahan bakar yang akan di ukur dimasukan kedalam benjana logam yang kemudian di isi oksigen pada tekanan tinggi. Bom itudi tempatkan di dalam bejana berisi airbdan bahan bakar itu di nyalakan dengan sambungan listrik dari luar.Suhu di ukur sebagai fungsi waktu setelah penyalaan.Pada saat pembakaran suhu bom tinggi oleh karena itu keseragaman suhu air di sekeliling bom harus di jga dengan suatu pengaduk .Selain itu dalam beberapa hal tertentu  di berikan pemanasan dari luar melalui selubung air untuk menjaga supaya suhu seragam agar kondisi bejana air adiabatic.

SOP

   Prosedur Kerja Bomb Kalorimeter

Berikut ini disajikan prosedur kerja Bom Calorimetertype :”1261 Isoperibol Bomb Calorimeter” yang ada di laboratorium Pengolahan Air Industri Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, ITS-Surabaya. Pada alat ini nilai kalori pembakaran dihitung berdasarkan persamaan :

………………………………………. (4.1)                                                                          

Dimana Hc=gross heat pembakaran, T=kenaikan suhu, W=energi ekivalen dari kalorimeter yang digunakan, e1=panas hasil pembakaran nitrogen, e2=panas hasil pembakaran sulfur membentuk SO3 dan asam sulfat, e3=panas hasil pembakaran kawat dan m=massa sample.

1.      Hidupkan bomb calorimeter (ON) dan tekan tombol F1 untuk mengaktifkan pompa, pemanas dan mengalirkan air pendingin (dibutuhkan waktu sekitar 20 menit untuk menstabilkan suhu jaket, ditandai lampu control telah menyala)

2.      Ditimbang dengan teliti sejumlah sample (sesuai kapasitas mangkok bomb calorimeter) yang akan diukur nilai kalorinya

3.      Masukkan sample tersebut ke dalam mangkok bomb calorimeter

4.      Hubungkan seutas kawat dengan panjang tertentu antara kedua ujung katoda/anoda dengan sample (perhatikan gambar-4.4)

5.      Masukkan mangkok yang berisi sample tersebut ke dalam silinder aluminium dan tutup rapat

6.      Alirkan gas (N2) ke dalam silinder tersebut hingga penuh (pada tekanan tertentu), alat ini akan bekerja secara otomatis

7.      Masukkan slinder yang berisi sample tersebut ke dalam bak bomb kalorimeter yang sebelumnya telah diisi air suling 2 liter (2000 gram), lalu tutup dengan rapat

8.      Inputkan data-data berupa berat sample dan panjang (massa) kawat

9.      Pembakaran dimulai dengan menekan tombol star hingga beberapa saat (sekitar 20 menit)

10.  Setelah pembakaran sempurna, alat akan secara otomatis memberikanpreliminary report yang dapat diprint out melalui komputer yang telah disiapkan

11.  Buka penutup bak, keluarkan slinder sampel dan keluarkan mangkok sampel dari slinder

12.  Ukur sisa kawat yang terlilit di ujung katoda/anoda yang tidak terbakar

13.  Residu yang kemungkinan mengandung asam di dalam slinder dikumpulkan dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer (gunakan pembilas air suling) untuk kemudian dititrsi menggunakan natrium karbonat 0,0709 N (3,76 gr Na2CO3 dilarutkan dalam 1 liter air suling). Gunakan indicator metil-orange. Bisa juga dititrasi menggunakan lrutan basa NaOH atau KOH.

14.  Inputkan data-data panjang sisa kawat dan konsentrasi asam hasil titrasi, maka sesaat kemudian secara otomatis alat bomb kalorimeter akan menberikan final report berupa hasil akhir sebagai hasil koreksi, yang dapat diprint out melalui printer yang telah disiapkan

15.  Akhiri penggunaan alat dengan menekan tombol off (untuk memutuskan arus listrik)

Kalibrasi Kalorimeter BOM

 A. Memperkirakan Cv

Kapasitas panas kalorimeter bom dapat diperkirakan dengan mempertimbangkan kalorimeter yang akan terdiri dari 450 g air dan 750 g stainless steel. Mengetahui kapasitas panas spesifik air menjadi 1 kal / g · K dan memperkirakan kapasitas panas spesifik dari baja menjadi 0,1 kal / g · K hasil

 B. Mengukur Cv

Untuk pekerjaan yang akurat, kapasitas panas kalorimeter harus diukur. Hal ini dilakukan dengan mendepositokan sejumlah dikenal energi ke kalorimeter dan mengamati kenaikan temperatur. Dua metode yang paling umum untuk Cv ukur yang

1. Membakar standar dengan DU diketahui, misalnya, asam benzoat.

mbenzoic asam DUbenzoic asam = mbenzoic asam -6.318 kal / g · K = Cv-DT

2. Melakukan pekerjaan listrik dengan melewatkan arus meskipun resistor.

DU = w + q = V · I · t + 0 = Cv DT

PEMELIHARAAN

Pemeliharaan peralatan medic dilakukan supaya peralatan kesehatan selalu dalam kondisi layak pakai, dapat berfungsi dengan baik dan menjamin usia pakai lebih lama. Berikut adalah perawatan peralatan medik yakni KAL0RIMETER BOM, antara lain :

Ø  Cek dan bersihkan seluruh bagian alat

Ø  Cek system catu daya, perbaiki bila perlu

Ø  Cek fungsi tombol/switch, perbaiki bila perlu

Ø  Cek system pengamanan, perbaiki bila perlu

Ø  Lakukan pengukuran tahanan kabel

Ø  Lakukan uji kinerja alat 

BAB  III

BLOK DIAGRAM

GAMBAR 1. Skema diagram kalorimeter BOM

 

KETERANGAN

(A) Pembakaran bom, (B) kapal kalorimetrik, (C) stainless steel pengaduk, (D) thermister, (E) W stainless steel-heater, (F) tutup internal, (G) sekrup plastik, (H) kromium berlapis jaket tembaga, (I) tutup eksternal; (J) 200 mm sekrup, (K) stainless steel lembar; (L) feedtroughs, (M) motor pengaduk.

WIRING DIAGRAM KALORIMETER BOM

KETERANGAN :

: (1) a, b, c, d dan katup, (2) pengukur tekanan, (3 dan 14) mandi suhu air konstan, (4) bom sampel, (5) pemanas kalibrasi; ( 6) kalorimetrik sel, (7) termistor, (8) kulit terluar kalorimetrik, (9) tabung gas, (10) daya arus konstan, (11) timer; (12) multimeter digital yang tepat; (13) komputer on-line.

    KESIMPULAN

  Selama membuat makalah ini penulis banyak mendapatkan pengetahuan yang sangat bermanfaat bagi dikemudian hari, maka dengan ini penulis dapat mengambil kesimpulan bahwa : 

ü  Pemberian KALORIMETER BOM harus dilakukan dengan baik supaya hasilnya maksimal.

ü  Dengan adanya Praktek Kerja Lapangan dapat di manfaatkan mahasiswa untuk menerapkan ilmu yang di peroleh dari perkuliahan secara langsung pada pekerjaan lapangan.

ü  Pemeliharaan secara berkala merupakan salah satu cara untuk memperpanjang umur alat dan agar alat dapat dipakai setiap saat.

ü  Didalam perbaikan diperlukan ketelitian sehingga hasilyang diperoleh maksimal dan aman digunakan oleh pengguna.

http://rizkibotaks.blogspot.co.id/2014/03/kalorimeter-bom.html