PENENTUAN TETAPAN KALORIMETER
I.
TUJUAN 1. Melakukan Melakukan percoba percobaan an untuk untuk menentukan menentukan tetapan kalorimeter. kalorimeter. 2. Memb Membua uatt kurv kurvaa hubu hubung ngan an anta antara ra wakt waktu u dan dan suhu suhu untu untuk k memp memper erol oleh eh suhu suhu
pencampuran melalui ekstrapolasi. II. DASAR TE TEORI
Kalo Kalorim rimete eterr meru merupa paka kan n suatu suatu alat alat yang yang dapa dapatt digu diguna naka kan n untu untuk k meng menguk ukur ur perubahan panas. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat di dalam suatu wadah. Setiap kalorimeter mempunyai sifat yang khas dalam mengukur panas. Ini teradi karena karena kalorimeter kalorimeter tersebut terbuat dari berbagai berbagai enis seperti gelas! polietena! polietena! dan logam sehingga mempunyai kemampuan penyerap panas yang berbeda "#etug! 2$$%&. Salah satu enis kalorimeter sederhana yang biasa digunakan di laboratorium pendidikan adalah kalorimeter tekanan konstan Kalorimeter tekanan konstan digunakan untuk menentukan perubahan kalor untuk reaksi selain pembakaran. Secara kasar! kalorimeter tekanan'konstan dapat dibuat dari dua cangkir kopi Styrofoam. Styrofoam. (ang (angki kirr luar luar memb memban antu tu meny menyek ekat at campu campura ran n reaks reaksii dari dari ling lingku kung ngan an.. )eral )eralata atan n ini ini meng menguk ukur ur peng pengar aruh uh kalo kalorr pada pada berb berbag agai ai reak reaksi! si! sepe seperti rti penetralan asam'basa! kalor pelarutan! dan kalor pengenceran. Karena tekanannya konstan! perubahan kalor untuk proses "* reaksi& sama dengan perubahan perubahan entalpi "+,&. Seperti Seperti dalam kalorimeter volume'konstan! kita memperlakukan kalorimeter sebagai sistem terisolasi. -ebih auh lagi! dalam perhitungan kita mengabaikan kapasitas kalor yang lebih kecil dari cangkir kopi "(hang! 2$$%&. )roses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik! yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter. at yang akan direaksikan dimasukkan dalam kalorimeter! dengan mengukur suhu sebelum dan sesudah reaksi dapat ditentukan kapasitas panas dan kalor reaksi ")etrucci!1/0&. ntu ntuk k mene menent ntuk ukan an uml umlah ah pana panass yang ang dise disera rap p oleh oleh kalo kalori rime mete terr bese besert rtaa term termom omet etern ernya ya dan dan peng pengad aduk ukny nya! a! sebe sebelu lum m digu diguna naka kan n maka maka terl terleb ebih ih dahu dahulu lu perl perlu u diketahui konstanta atau tetapan kalorimeter yang digunakan dalam percobaan "#etug! 2$$% 2$$%&. &. 3etapan tapan kalo kalorim rimet eter er adala adalah h kalo kalorr yang yang dibu dibutu tuhk hkan an untu untuk k mena menaik ikan an suhu suhu kalorimeter sebesar 1$( pada air dengan massa 1 gram. )engukuran besaran kalor dengan metode metode mencampur mencampur menggunakan menggunakan prinsip prinsip bahwa bila teradi pertukaran pertukaran kalor antara dua benda yang suhu awalnya berbeda! besarnya kalor yang hilang oleh benda yang lebih
1
dingin dan akhirnya tercapai suatu suhu keseimbangan diantara keduanya. ,al ini benar bila tidak ada kalor yang diperoleh atau hilang oleh sistem ke sekelilingnya. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menentukan tetapan kalorimeter adalah dengan mencampurkan volume tertentu air dingin "massa m 1 suhu 31& dengan volume tertentu air panas "massa m2 dan 32& di dalam kalorimeter yang akan ditentukan tetapannya. 4ika kalorimeter tidak menyerap panas dari pencampuran antara air panas dan air dingin ini! maka kalor yang diberikan oleh air panas harus sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin. 5amun! karena kalorimeter ikut menyerap panas! maka kalor yang diserap oleh kalorimeter merupakan selisih kalor yang diberikan oleh air panas dikurangi dengan kalor yang diserap oleh air dingin. ,arga tetapan kalorimeter diperoleh dengan membagi umlah kalor yang diserap oleh kalorimeter dengan perubahan temperatur pada kalorimeter. 6engan demikian! satuan dari tetapan kalorimeter adalah 4K '1 "#etug! 2$$%&. ntuk menaikkan suhu benda dari suhu awal t 1 sampai suhu akhir t 2! diperlukan seumlah kalor dimana kalor adalah salah satu bentuk energi. 7anyaknya kalor yang diperlukan suatu benda untuk menaikkan suhunya sangat bergantung pada kapasitas kalor "(& dari bahan benda tersebut. Secara matematis dituliskan 8 ( 9 d:;d3 Kalor enis adalah kapasitas kalor bahan tiap satuan massanya! yaitu 8 c 9 (;m Kalor enis merupakan salah satu sifat termometrik benda. ntuk selang suhu yang tak terlalu besar! biasanya c dapat dianggap konstan! sehingga apabila suatu benda bermassa m! kalor enis bahannya c dan suhunya 3 1 maka untuk menaikkan suhunya menadi 3 2 diperlukan kalor sebesar8 : 9 m.c."32'31& 7ila sebuah benda dengan suhu tertentu disinggungkan benda lain yang suhunya lebih rendah maka dalam selang waktu tertentu suhu kedua benda tersebut akan menadi sama "setimbang&. ,al ini teradi karena benda yang bersuhu lebih tinggi memberikan panasnya ke benda yang bersuhu lebih rendah. 7erdasarkan hukum kekekalan energi umlah panas yang diberikan sama dengan umlah panas yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah "asas Black &. 6alam percobaan ini! seumlah air yang telah diketahui massanya! dipanaskan dengan menggunakan kompor listrik.
2
kalor yang dilepas "air panas& 9 kalor yang diterima "air dingin = kalorimeter& m2.c."32'3a& 9 m1.c "3a'31& = ("3a'31& dimana! m1 9 massa air dingin dengan suhu 31 m2 9 massa air panas dengan suhu 3 2 c 9 kalor enis air "1 kal;g.$(& 3a 9 suhu akhir sistem ( 9 kapasitas kalor kalorimeter ")etrucci!1/0&. III.ALAT DAN BAHAN Alat No.
Nama Alat
Ukuran
Jumlah
1.
3ermometer
1$$o(
2 buah
2.
Kalorimeter
'
1 buah
%.
>elas kimia
1$$ m-
2 buah
?.
>elas ukur
@$ m-
1 buah
@.
)emanas magnetik
'
1 buah
A.
)ipet tetes
'
2 buah
Bahan No.
IV.
Nama Bahan
Jumlah
1.
2$$ m-
2.
2$$ m-
PROSEDUR KERJA DAN HASIL PENGAMATAN No . 1.
Lankah K!r"a
Kalorimeter
dirangkai
seperti
Ha#$l P!namatan
gambar
berikut ini.
3
2.
Sebanyak @$ m- air dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk dan suhu air
' '
dalam kalorimeter dicatat setiap 1@ detik hingga menit keempat. 3epat pada menit keempat! sebanyak @$ m- air panas "%@ $(' ?@B(& ditambahkan ke dalam kalorimeter. 6ilakukan tiga kali pengulangan.
,
' '
%.
Suhu air dalam kalorimeter dicatat tiap %$ detik dengan tidak lupa terus diaduk sampai menit ke'0.
#angkaian alat kalorimeter P!r%o&aan I
'aktu (m!n$t) Suhu (*+) $!@ %$$( 1 %$$( 1!@ %$$( 2 %$$( 2!@ %$$( % %$$( %!@ %$$( ? %$$( , )ada menit ke'? dimasukkan sebanyak 1$$ m- air panas "?2$(& ke dalam kalorimeter. P!r%o&aan I ' 6ata setelah penambahan air panas. 'aktu (m!n$t) $!@ 1 1!@ 2 2!@
Suhu (*+) %@!@$( %@$( %@$( %@$( %@$(
4
% %@$( %!@ %@$( ? %@$( P!r%o&aan II ' 6ata setelah penambahan air panas.
?.
Kurva hubungan antara waktu dengan
'aktu (m!n$t) Suhu (*+) $!@ %@!@$( 1 %@!@$( 1!@ %@!@$( 2 %@!@$( 2!@ %@!@$( % %@!@$( %!@ %@!@$( ? %@!@$( Kurva hubungan antara waktu "t& dengan suhu
suhu dibuat untuk memperoleh
"o(& pada pencampuran air panas dengan air
suhu
percampuran melalui ekstrapolasi.
dingin dicantumkan pada pembahasan.
V. PEMBAHASAN
)ada praktikum ini dilakukan penentuan tetapan kalorimeter. 3uuan dilakukannya penentuan tetapan kalorimeter ini untuk mengetahui tetapan kalorimeter yang akan digunakan dalam praktikum'praktikum selanutnya yang berhubungan dengan kalor. Kalorimeter yang telah diketahui tetapannya tidak boleh ditukar ataupun diganti dengan yang lain! hal ini disebabkan karena setiap kalorimeter memiliki nilai tetapan yang berbeda'beda. 4ika kalorimeter ditukar ataupun diganti! maka hasil yang akan didapatkan untuk praktikum selanutnya tidak akan akurat. 6alam penentuan tetapan kalorimeter ini digunakan zat yaitu air dingin dan air panas.
5
akan menyebabkan penentuan tetapan kalorimeter akan terganggu. Setelah dimasukkan ke dalam kalorimeter! air dingin dalam kalorimeter diaduk dengan menaik'turunkan batang besi yang terdapat pada tutup kalorimeter. 7atang tersebut berhubungan dengan batang besi berbentuk lingakaran yang terdapat di dalam kalorimeter.
6
Kurva Hubungan Suhu terhadap Waktu dalam Penentuan Tetapan Kalorimeter (Percobaan I)
Ckstrapolasi
Temperatur (oC)Suhu air dingin
D3
Suhu air panas
Ckstrapolasi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Waktu (Menit)
Gam&ar -. >rafik hubungan antara waktu "t& dengan suhu " o(& pada pencampuran
air panas dengan air dingin "percobaan I&.
Kurva Hubungan Suhu terhadap Waktu dalam Penentuan Tetapan Kalorimeter (Percobaan 2)
Ckstrapolasi D3 Temperatur (oC)Suhu air dingin
Suhu air panas
Ckstrapolasi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 Waktu (Menit)
Gam&ar . >rafik hubungan antara waktu "t& dengan suhu " o(& pada pencampuran
air panas dengan air dingin "percobaan II&.
7
7erdasarkan kurva diatas hasil ekstrapolasi untuk menentukan suhu akhir campuran! diperoleh suhu akhir campuran pada percobaan I adalah %@! o( dan percobaan II adalah %@!@ o(. P!rh$tunan T!ta/an Kalor$m!t!r0 P!r%o&aan I
Kalor "energi panas& yang diserap oleh air dingin :1 9 m1 E c E +3 1 9 1$$ g E ?!10 4g '1 o('1 E "%@!'%$!@&o( 9 21%!A 4oule
Kalor "energi panas& yang dilepaskan oleh air panas :2 9 m2 E c E +3 2 9 1$$ g E ?!10 4g '1 o('1 E "?$'%@!& o( 9 1/!? 4oule
Cnergi panas yang diserap oleh kalorimeter :% 9 :2 F :1 9 "21%!A F 1/!?& 4oule 9 %A!2 4oule
Cnergi panas yang diserap oleh kalorimeter untuk setiap kenaikan suhu :% %A!2 4 (
9 ( E +3 9 ( E "%@!'%$!@& o( 9 %A!2 4;@!2 o( 9 2!%? 4;o(
P!r%o&aan II
Kalor "energi panas& yang diserap oleh air dingin :1 9 m1 E c E +3 1 9 1$$ g E ?!10 4g '1 o('1 E "%@!@'%$&o( 9 22// 4oule
Kalor "energi panas& yang dilepaskan oleh air panas :2 9 m2 E c E +3 2 9 1$$ g E ?!10 4g '1 o('1 E "?2'%@.@& o( 9 21 4oule
8
Cnergi panas yang diserap oleh kalorimeter :% 9 :2 F :1 9 "21 F 22//& 4oule 9 ?10 4oule
Cnergi panas yang diserap oleh kalorimeter untuk setiap kenaikan suhu :% 9 ( E +3 ?10 4 9 ( E "%@!@'%$&o( (
9 ?10 4;@!@o( 9 Ao(
6ari kedua percobaan didapat hasil tetapan kalorimeter yang berbeda sehingga perlu ditarik titik tengah atau rata'ratanya! maka 8 o
C rata − rata=
VI.
o
72,34 J / ❑C + 76 J / ❑C 2
o
= 74,17 J / ❑C
SIMPULAN
7erdasarkan data hasil percobaan dan pembahasan! maka dapat ditarik simpulan sebagai berikut. 1. ,arga
tetapan
kalorimeter
yang
diperoleh
berdasarkan
hasil
percobaan
pencampuran air panas dan air dingin adalah ?!1 4; o(. 2. Kurva hubungan antara waktu dan suhu untuk memperoleh suhu pencampuran melalui ekstrapolasi adalah sebagai berikut.
9
Kurva Hubungan Suhu terhadap Waktu dalam Penentuan Tetapan Kalorimeter (Percobaan I)
Ckstrapolasi
Temperatur (oC)Suhu air dingin
Suhu air panas
D3
Ckstrapolasi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Waktu (Menit)
Gam&ar -. >rafik hubungan antara waktu "t& dengan suhu " o(& pada pencampuran air panas dengan air dingin "percobaan I&.
Kurva Hubungan Suhu terhadap Waktu dalam Penentuan Tetapan Kalorimeter (Percobaan 2)
Ckstrapolasi Temperatur (oC)Suhu air dingin
Suhu air panas
D3
Ckstrapolasi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 Waktu (Menit)
Gam&ar . >rafik hubungan antara waktu "t& dengan suhu " o(& pada pencampuran air panas dengan air dingin "percobaan II&.
VII.
JA'ABAN PERTAN1AAN
10
1. Mengapa energi yang diserap air dingin tidak sama dengan energi yang dilepas oleh air panasG Jawaban ,al
ini
teradi
karena
kalorimeter yang
digunakan
sebagai
tempat
untuk
mencampurkan air dingin dan air panas ikut menyerap kalor;energi yang dilepaskan oleh air panas. Hleh karena itu! kalor yang dilepaskan oleh air panas tidak hanya diserap oleh air dingin tetapi uga diserap oleh kalorimeter. 6engan demikian kalor yang diserap oleh kalorimeter merupakan selisih kalor yang diberikan oleh air panas dikurangi dengan kalor yang diserap oleh air dingin.
2. 7agaimana
VIII. DA2TAR PUSTAKA
11
7ird! 3ony. 1/0. Penuntun Praktikum Kimia Universitas. 4akarta8 )3 >ramedia. #etug! 5yoman.! I 6ewa Ketut Sastrawidana. 2$$%. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraa8 4urusan )endidikan Kimia! akultas )endidikan MI)
Martoprawiro!dkk.#eneral
$%emistry
&%e
ssential
$oncepts &%ir! !ition.4akarta8Crlangga
12
