Penjelasan Mengenai Kalorimetri ( Termokimia Part IV )

Hello Sobat Dan Adik-Adik ! Salam Chemistry !! Pada kesempatan kali ini, saya akan melanjutkan pembahasan mengenai materi termokimia yaitu tentang kalorimetri. Pada postingan sebelumnya kita telah mempelajari entalpi reaksi yang mana materi tersebut juga berkaitan erat dengan Termokimia. Sekarang, marilah kita mempelajari materi termokimia selajutnya yaitu Kalorimetri.

Kalorimetri

Selain memiliki energi kinetik dan energi potensial, setiap materi juga memiliki energi berupa panas/kalor. Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya suhu yang dimiliki oleh setiap materi. Suhu yang dimiliki oleh setiap materi mengindikasikan jumlah kalor yang dimiliki oleh materi tersebut. Jika suatu materi memiliki suhu yang tinggi, maka dapat dipastikan materi tersebut menyimpan kalor dalam jumlah yang banyak. Dan jika suatu materi memiliki suhu yang rendah, maka dapat dipastikan materi tersebut menyimpan kalor dalam jumlah yang sedikit. Untuk mendapatkan energi berupa kalor,setiap materi biasanya menyerap kalor yang terdapat di lingkungan sekitar tempat materi tersebut berada. Misalnya : Besi yang kita letakkan dibawah sinar matahari pasti akan memiliki jumlah kalor yang lebih banyak dibandingkan dengan besi yang kita letakkan di dalam ruangan.

Hal ini menandakan bahwa banyak tidaknya jumlah kalor yang dimiliki oleh suatu materi tergantung pada lingkungan tempat dimana materi tersebut berada.

Dalam dunia kalorimetri, ada istilah Kalor Jenis. kalor jenis itu apa ya kak ? Kalor Jenis merupakan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gr materi sebesar 1 C. Contohnya : Air memiliki kalor jenis sebesar 4,18 Jg-1k-1, itu artinya untuk menaikkan suhu 1 gr air sebesar 1 C dibutuhkan kalor sebanyak 4,18 J. Lalu berapa jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 10 gr air sebesar 2 C ? Nah, untuk menjawab pertanyaan tersebut , maka dibuatlah rumus dari kalor jenis. Berikut ini rumusnya :

Q =  M . C . ⧍T

Ket :  Q = Jumlah Kalor ( Dalam Joule )
          M = Massa ( Dalam Gram )
          C  = Kalor Jenis
         ⧍T = Perubahan Suhu ( T2-T1 )

Dengan menggunakan rumus diatas kita bisa menjawab pertanyaan tersebut. Maka :

Q = M . C . ⧍T

Dik :  M = 10 gr
          C  =  4,18 Jg-1k-1
          ⧍T = 2-0 = 2

Q =  10 . 4,18 . 2
    =  83,6 Joule

Jadi jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 10 gr air sebesar 2 C adalah 83,6 Joule.

Selain kalor jenis, ada juga istilah lainya yaitu Kapasitas Kalor . Kapasitas Kalor merupakan jumlah kalor yang diperlukan oleh suatu materi untuk menaikkan suhu 1 C. Kapasitas Kalor dinyatakan dalam Joule Per Kelvin ( Jk-1 ).

Rumus dari kapasitas kalor ialah sebagai berikut :

C = Q / ⧍T        Q = C . ⧍T

Ket :  Q = Jumlah Kalor
          C = Kapasitas Kalor
         ⧍T = Perubahan Suhu ( T2-T1 )

Contoh Soal : Sepotong tembaga memiliki kapasitas kalor sebesar 10 Jk-1. Berapa jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu tembaga dari 30 C menjadi 200 C ?

Dik : Kapasitas kalor tembaga / C = 10Jk-1
         ⧍T = T2-T1 = 200 - 30 = 170

Maka Q = C . ⧍T
             = 10 . 170
             = 1700 Joule

Jadi jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu tembaga dari 30 C ke 200 C adalah sebesar 1700 Joule.

Selain dengan menggunakan perhitungan matematis, kalor reaksi juga dapat dihitung dengan menggunakan suatu alat yang disebut dengan Kalorimeter. Kalorimeter yang dapat kita kenal itu ada 2, pertama kalorimeter bom dan kedua, kaloriemeter sederhana. Sekarang mari kita pelajari cara kerja dari kedua kalorimeter tersebut satu persatu :

Kalorimeter Bom

Kalorimeter Bom ialah suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang dilepaskan oleh reaksi pembakaran yang melibatkan gas. Alat ini disusun oleh rangkaian beberapa komponen seperti Bahan Isolator, Bom ( atau tempat berlangsungnya reaksi pembakaran ) ,  Kawat platina ( sebagai elemen pemanas ) , Air , Termometer dan Pengaduk. Kesemua komponen tersebut dirangkai hingga membentuk seperti gambar dibawah ini !

Cara kerja kalorimeter ini ialah pertama, Sampel yang akan kita uji kita masukkan ke dalam bom. Kedua, kita masukkan juga gas oksigen berlebih ke dalam bom hingga tekananya mencapai 30 atm. Ketiga, kita masukkan bom tersebut ke dalam kalorimeter yang telah diisi air. Lalu kita alirkan arus listrik ke elemen pemanas sebagai pemicu agar reaksi pembakaran antara gas sampel dengan gas oksigen dapat terjadi. Terakhir amatilah perubahan suhu yang terjadi pada kalorimeter dan air !.

 Jadi, rumus kalor reaksi total yang dihasilkan jika kita menggunakan kalorimeter bom ialah sebagai berikut.

Q reaksi =  - ( Qkalorimeter + Qair )

Contoh soal yang berkaitan dengan kalorimeter bom :

1. Sebanyak 10 gr gas metana dimasukkan ke dalam kalorimeter bom yang berisi 100 gr air. Lalu gas metana tersebut direaksikan dengan oksigen dan terjadilah reaksi pembakaran. Dari hasil reaksi pembakaran, suhu dari kalorimeter dan air naik dari 30 C menjadi 55 C, maka hitunglah kalor reaksi yang dihasilkan dari reaksi pembakaran tersebut ! Dik ( kapasitas kalor kalorimeter = 11,7 dan kalor jenis air = 4,18 J ).

Qreaksi  =  - ( Qkalorimeter + Qair )

Pertama, kita cari Q airnya

Qair  =  M . C . ⧍T

Dik :  M air = 100 gr
          C air = 4,18 J
         ⧍T = 55-30 = 25 C

Qair  =  100 . 4,18 . 25
         = 10.450 Joule

Setelah itu kita cari Q dari kalorimeter

Qkalorimeter =  C . ⧍T

Dik :  C kalorimeter = 11,7
         ⧍T = 55-30 = 25

Qkalorimeter = 11,7 . 25
                      = 292,5 Joule

Maka kalor reaksi total yang dihasilkan dari reaksi pembakaran adalah :

=    - ( Qkalorimeter + Qair )
=    - ( 10.450 + 292,5 )
=    - 10.742,5 Joule

Jadi kalor reaksi total yang dihasilkan adalah sebesar 10.742,5 Joule.

Baiklah, itulah penjelasan ringkas mengenai Kalorimeter Bom, sekarang mari kita pelajari cara kerja Kalorimeter Sederhana !

Kalorimeter Sederhana

Kalorimeter sederhana merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang dilepaskan oleh reaksi kimia dalam larutan. Kalorimeter sederhana ini disusun dari komponen-komponen sederhana seperti gelas sterofom ( sebagai isolator ) , Gabus , Air , Termometer dan Pengaduk. kesemua komponen tersebut dirangkai seperti gambar dibawah ini :

 Cara kerja kalorimeter sederhana ini ialah , sampel yang akan kita uji kita larutkan ke dalam kalorimeter. Misalnya kita ingin menguji sampel soda api, maka kita larutkan soda api tersebut ke dalam air ( kalorimeter ). Lalu catat perubahan suhu yang terjadi pada larutan dengan cara melihat hasil perubahan suhunya pada termometer.

Jadi rumus kalor reaksi total yang dihasilkan jika kita menggunakan kalorimeter sederhana adalah sebagai berikut :

Qreaksi = - Qlarutan

Contoh soal yang berkaitan dengan kalorimeter sederhana

1. Sebanyak 20 gr kristal NaOH dilarutkan ke dalam kalorimeter sederhana yang berisi 100 gr air, saat kristal NaOH tersebut dilarutkan ternyata suhu larutan naik dari 25 C menjadi 50 C, maka hitunglah kalor reaksi yang dihasilkan dari pelarutan kristal NaOH tersebut ! ( Dik : kalor jenis air = 4,2 J )

Rumus =  Qreaksi  =  -Qlarutan

Maka Qlarutan =  M . C . ⧍T

M air + M NaOH = 100 + 20 = 120
C air = 4,2 Joule
⧍T = 50-25 = 25

Maka  Qlarutan = 120 . 4,2 . 25
           Q  = -12600 Joule

Jadi kalor reaksi yang dihasilkan dari pelarutan kristal NaOH ialah sebesar 12.600 Joule..

Baiklah, itulah penjelasan mas dennis mengenai kalorimetri bom dan juga kalorimetri sederhana. Dan seusainya penjelasan mengenai kedua kalorimetri tersebut maka berakhirlah postingan mas dennis pada kesempatan kali ini, apabila dirasa bermanfaat silahkan di bagikan ke teman-teman adik yang lain ! Terima kasih ! Dan Salam CHEMISTRY !!!

Share :