PENENTUAN
KAPASITAS PANAS SUATU ZAT MENGGUNAKAN BOM KALORIMETER 4000 ADIABATIS
1. Tujuan
Percobaan
-
Mahasiswa dapat mengoperasikan peralatan
Bom Kalorimeter 4000 Adiabatis
-
Mahasiswa dapat menentukan kapasitas
panas suatu zat (c)
-
Mahasiswa dapat menentukan nilai kalor
suatu zat
2. 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 %
3. 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 :
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.
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.
Jenis-jenis kalorimeter:
1)
Kalorimeter Bom
ü Merupakan
kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi
pembakaran.
ü 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.
ü Reaksi
pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh
air dan bom.
ü Oleh
karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka :
qreaksi
= – (qair + qbom )
ü 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 )
ü 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
ü Pengukuran
kalor reaksi; selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan
kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat
dari gelas stirofoam.
ü Kalorimeter
ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung
dalam fase larutan ( misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi,
pelarutan dan pengendapan ).
ü 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 )
ü 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 )
ü Pada
kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP = nol
) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya.
DH = qp
4. Prosedur
kerja
Ø Kawat
Ni-Cr diukur panjangnya sebelum percobaan dengan panjang 12 cm
Ø Berat
sampel ditimbang tidak lebih dari 1 gram
Ø Kawat
dimasukkan kedalam wadah sampel dengan kawatnya menyentuh sampel
Ø Sebelum
skalar utama dinyalakan, air aquadest diisikan pada bagian jacket melalui
lubang di bawah tutup
Ø Water
cooler sirkulator dihubungkan lalu dipasangkan selangnya kealat bom kalorimeter
Ø Sampel
dimasukkan ke bucket, lalu ditambahkan oksigen dengan tekanan yang disesuaikan
, kemudian dimasukkan kedalam bom head yang telah berisi air
Ø Volume
air dipastikan pada bucket selalu tetap dan suhunya diatur 25°C setiap kali
melakukan pengukuran
Ø 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
Ø Saklar
pembakaran ditekan maka indikator led kuning akan menyala dan timer T2
dinyalakan selama 10 menit , setelah 10 menit dicatat T2 pada
display
Ø 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
5. Data
pengamatan
v Berat
sampel = 0,981
gram
v Panjang
kawat mula-mula = 12 cm
v Panjang
kawat akhir = 2 cm
v Suhu
awal (T1) =
4,262°C
v Suhu
akhir(T2) = 6,959°C
v Nilai
kalor asam benzoat = 6317,995
Cal/gr
1.
Perhitungan
ΔT = T2 – T1
= 6,959°C - 4,262°C
= 2,697°C
Cal kawat = 2
cm x 2,3 cal = 4,6 cal
C = = = 2300, 65
Cal/ °C
H(nilai hasil
kalor)
= = = 6317,995
Cal/°C
1.
Analisa
Dari percobaan
yang telah diamati bahwa percobaan “ Bom Kalorimeter” ialah digunakan untuk
menentukan kapasitas panas suatu zat dan menentukan kalor suatu zat dengan cara
kawat Ni-Cr diukur panjangnya sebelum percobaan dengan panjang 12 cm, lalu berat
sampel ditimbang tidak lebih dari 1 gram yaitu 0,981 gram. Selanjutnya kawat
dimasukkan kedalam wadah sampel dengan kawatnya menyentuh sampel,air aquadest
diisikan pada bagian jacket melalui lubang di bawah tutup, kemudian water
cooler sirkulator dihubungkan lalu dipasangkan selangnya kealat bom
kalorimeter. Sampel dimasukkan ke bucket, lalu ditambahkan oksigen dengan
tekanan yang disesuaikan , kemudian dimasukkan kedalam bom head yang telah
berisi air ,volume air dipastikan pada bucket selalu tetap dan suhunya diatur
25°C setiap kali melakukan pengukuran. 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 yaitu 4,262°C . Saklar pembakaran ditekan maka
indikator led kuning akan menyala dan timer T2 dinyalakan selama 10
menit , setelah 10 menit dicatat T2 6,959°C lalu diukur panjang
kawat Ni-Cr setelah pengeboman yaitu 2 cm.
2. 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 6317,995
Cal/°C.
Daftar Pustaka
Jobsheet,2013. Penuntun
Praktikum Instrumen dan Teknik Pengukuran. Politeknik Negeri Sriwijaya.
Palembang.