LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA SEMESTER GENAP 2021/2022 KALORIMETRI – KALORIMETRI EQUIVALEN AIR

LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA SEMESTER GENAP 2021/2022

KALORIMETRI – KALORIMETRI EQUIVALEN AIR

NAMA : Fadhilah Amelia NIM : 2010208002

Dosen : Ravensky Yurianty,Pratiwi S.Pd M,Si

LABORATORIUM IPA

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI RADEN FATAH

2022

KALORIMETRI – KALORIMETRI EQUIVALEN AIR

I. TUJUAN

Untuk menentukan equivalen air kalorimeter II. DASAR TEORI

Termodinamika kimia dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk energi lain, dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan. Erat berkaitan dengan termodinamika kimia adalah termokimia, yang menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan dan pembentukan larutan (Keenan, 1980)

Menurut Raymond Chang (2004), termokimia adalah ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor yang menyertai suatu reaksi kimia.

Kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika zat menerima kalor, maka zat itu akan mengalami perubahan wujud, seperti perubahan wujud dari padat menjadi cair. Sebaliknya jika suatu zat mengalami perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat tersebut akan melepaskan sejumlah kalor.

Hampir semua reaksi kimia menyerap atau menghasilkan energi, umumnya dalam bentuk kalor. Penting bagi kita untuk memahami perbedaan energi termal dan kalor. Kalor adalah perpindahahan energi termal antara dua benda yang suhunya berbeda walaupun kalor diserap atau kalor dibebaskan. Ketika menggambarkan perubahan energi termal yang terjadi selama proses tersebut. Ilmu kimia yang mempelajari kalor yang menyertai reaksi kimia disebut termokimia

Berdasarkan prinsip perpindahan kalor,banyak sekali manfaat didalam bidang pangan diaplikasin sebagai pengering suatu bahan makanan karna dengan pengeringan mikroba pada makanan akan mati dan tidak tumbuh dan sebagai penggoreng bahan makanan. Oleh karena banyaknya kejadian dalam kehidupan sehari – hari yang melibatkan perpindahan kalor maka kalorimetri perlu dipelajari.

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kapasitas kalor, kapasitas kalor jenis, dan kapasitas kalor laten dari suatu benda atau bahan. Alat kalorimeter yang sering digunakan dalam percobaan di laboratorium adalah kalorimeter gelas atau kalorimeter termos. Wadah kalorimeter ini terbuat dari logam dan dilapisi oleh bahan isolator untuk mencegah hilangnya kalor dari wadah logam ke lingkungan. Prinsip kerja alat ini adalah mengukur perubahan suhu dan perkiraan kapasitas kalor, umumnya kapasitas kalor wadah dapat diabaikan karena relatif sangat kecil.

Kalorimeter terdiri dari dua wadah, wadah luar dan dalam. Ruang antara wadah ini bertindak sebagai isolator kalor dan karenanya ada pertukaran kalor yang sangat sedikit di antara kedua wadah sisi.

Termometer mengukur suhu cairan di wadah dalam. Fungsi pengaduk untuk mengaduk cairan dalam mendistribusikan kalor di seluruh wadah.

Cincin serat dalam kalorimeter membantu menahan bejana dalam yang menggantung di tengah bejana luar. Kalorimeter juga memiliki penutup isolasi atau tutup dengan lubang untuk memasang batang pengaduk dan termometer.

Sebuah kalorimeter yang mengandung air atau zat lainya dengan kapasitas kalor yang sudah diketahui. Kalor (Q) dilepaskan dengan reaksi atau proses penyerapan di kalorimeter dan zat apapun pada kalorimeter.

Jika terdapat zat lain dalam kalorimeter, maka kestimbangan energi adalah:

Q = Qcal + QW

Qcal= aliran kalor pada kalorimeter Qcal = Ccal ΔT

Qw = aliran kalor pada air Qw = Cw ΔT

Ccal = kapasitas kalor kalorimeter Cw = Kapasitas Kalor air

Karena air dan kalorimeter berada dalam kesetimbangan suhu sehingga nilai ΔT sama. Perubahan energi dari reaksi yang terjadi pada tekanan tetap disebut sebagai perubahan entalpi atau kalor reaksi.

Kapasitas kalor, yang didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu jumlah tertentu suatu zat sebesar satu derajat Celcius, (J/oC) dengan lambang C yang direpresentasikan sebagai jumlah kapasitas kalor untuk masing-masing komponen yang terlibat dalam proses reaksi.

C = Ccal + Cw

Kalorimeter merupakan sistem terisolasi, sehingga tidak ada pertukaran kalor, sehingga

Qreaksi = Qkalorimeter

Berdasarkan sifat reaksi, terdapat beberapa macam reaksi termokimia diantaranya kalor pembentukan, kalor pelarutan, kalor pelarutan, kalor pembakaran, kalor penetralan. Untuk mengukur kalor dalam bentuk kalor pada suatu zat dapat menggunakan alat kalorimeter.

Kalorimeter ada dua jenis yaitu kalorimeter sederhana dan kalorimeter bom.

Dalam suatu reaksi jumlah kalor yang menaikkan suhu suatu zat dengan jumlah tertetnu, jumlah kalor yang sama dapat secara bersamaan menikkan suhu yang sama dari massa air tertentu. Massa air kemudian diistilahkan dengan ekuivalen air

Perubahan kalor yang terkait dengan reaksi kimia dapat dipelajari dengan bantuan teknik kalorimetri. Dalam reaksi spesifik kuantitas kalor yang menaikkan suhu suatu zat dengan jumlah tertentu, kuantitas kalor yang sama dapat secara bersamaan menaikkan suhu yang sama dari massa air tertentu dengan menganggap kalor spesifik air menjadi 1 kalori per gram. Massa air kemudian diistilahkan dengan ekuivalen air

III. ALAT DAN BAHAN 1. Alat

a. Kalorimeter b. Termometer c. Stirer 2. Bahan

a. Air dingin b. Air panas

IV. PROSEDUR KERJA

Silahkan pilih menu calorimetry – water equivalent, kemudian simulator.

Catatan : Penting untuk dicatat bahwa, yang pertama harus memilih sampel "air dingin" untuk melanjutkan dengan simulasi. Setiap kali pembacaan pada stopwatch 4 menit 30 detik, yang kemudian dapat memilih sampel berikutnya "air panas". Setiap kali pembacaan sampel air panas 4 menit 30 detik, kemudian dapat memilih sampel air panas + air dingin.

Adapun prosedur percobaan sebagai berikut :

1. Anda dapat menconteng cross section terlebih dahulu 2. Pilih air dingin (cold water)

3. Mulai reaksi dengan mengklik tombol "Mulai".

4. Catat waktu dan suhu hingga 4 menit 30 detik.

5. Masukkan nilai dalam lembar kerja.

6. Cari tahu suhu konstan (T2).

7. Masukkan nilai di lembar kerja.

8. Pilih air panas (hot water). (Ini akan aktif hanya setelah prosedur di atas)

9. Ulangi langkah 3, 4, 5 dan 6 (T1).

10. Pilih campuran "Air panas + Air dingin".

11. Ulangi langkah 3, 4, 5 dan 6 (T3). 12. Hitung equivalen air dengan kalorimeter.

Catatan: Diasumsikan bahwa pada 4 menit 30 detik suhu kalorimeter menjadi nilai konstan.

V. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Hasil

a. Penentuan Ekuivalen Air Kalorimeter

No Waktu ( s)

Suhu Air Dingin

(◦C)

Air Panas (◦C)

Campuran (◦C)

1 0 27.1 50.1

2 30 27.1 49.7

3 60 27.1 49.3

4 90 27.1 49

5 120 27.1 48.6

6 150 27.1 48.2

7 180 27.1 47.8

8 210 27.1 47.8

9 240 27.1 47.8

10 270 27.1 47.8

11 300 40.7

12 330 40.3

13 360 39.9

14 390 39.5

15 420 39.1

16 450 38.7

17 480 38.7

18 510 38.7

19 540 38.7

20 570 38.7

 Suhu air dan kalorimeter T1 =

50,1+49,7+49,3+49+48,6+48,2+47,8+47,8+47,8+47,8 10

T1 = 486,1 10 T1 = 48,61 ◦C

 Suhu air dingin

Karena suhu air dingin konstan, maka T2 = 27, 1 ◦C

 Suhu Campuran T3 =

40,7+40,3+39,9+39,5+39,1+38,7+38,7+38,7+38,7+38,7 10

T3 = 393 10 T3 = 39, 3 ◦C

Kalor yang didapatkan dari air panas = 50 ( T3 – T2)

= 50 (39,3 – 27,1 )

= 50 ( 12,2 )

= 610 cal Ekuivalen air kalorimeter = W

W =

(

^50(T(T1−T^3−T₃²)⁾

) ^{– 50}

W =

(

50(39,3−27,1)

(48,61−39,3)

) ^{– 50}

W =

(

^{50(12,2)(9,31)}

) ^{– 50}

W =

(

9,31⁶¹⁰

) ^{– 50}

W = 65,5209

– 50

W = 15, 52 Cal

2.

Pembahasan

Praktikum ini dilakukan menggunakan media berupa Virtual Lab Amrita dengan judul percobaan Kalorimetri – Kalorimetri Equivalen Air. Yang bertujuan untuk menentukan ekuivalen air kalorimeter. Kalorimeter adalah alat untuk yang digunakan untuk menentukan kapasitas kalor, kapasitas kalor jenism dan kapasitas kalor laten dari suatu benda atau bahan.

Untuk memulai praktikum ini, pertama – tama praktikan login terlebhin dahulu di Virtual Lab Amrita. Kemudian praktikan memilih Chemical Sciences , lalu memilih Physical Chemistry Virtual Lab, selanjutnya pilih praktikum yang akan kita lakukan yaitu Calorimetry – Water Ewuivalent Calorimeter. Setelah itu pilih simulator untuk melakukan percobaan.

Langakah oertama yang dilakukan yaitu memilih sampel dibagian select sample. Sampel oertama yang digunakan adalah air dingin (cold water). Kemudian mencentang kolom cross section, setelah itu klik start, kemudian ditunggu selama 270 detik atau sekitar 4 menit 30 detik. Setelah diamati dari grafik ternyata suhu dari sampel pertama ( air dingin) di dapat lah data tidak ada perubahan suhu yang terjadi ( suhu konstan) yaitu berkisar pada angka 27,1 ºC peristiwa ini disebut dengan isotermal. Proses isotermal adalah proses prubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada suhu konstan atau tetap.

Gambar 1. Grafik suhu sampel 1 (air dingin)

Selanjutnya untuk sampel yang kedua praktikan memilih air panas ( Hot water). Kemudian mecentang kembali kolom cross section, klik start, dan tunggu selama 270 detik atau sama dengan 4 menit 30 detik. Setelah diamati dari grafik suhu mengalami penurunan, pada saat 0 detik air ppanas besuhu 50,1 ºC hingga pada detik terakhir atau detik ke 270 suhu menjadi 47,8 ºC. Peristiwa ini terjadi karena air panas melepaskan sebagian kalor ke zat yang bersuhu rendah agar kalor tersebar merata

Gambar 2. Grafik suhu sampel 2 ( air panas)

Selanjutnya untuk sampel terakhir yaitu adalah sampel campuran, air dingin dicampur dengan air panas. Praktikan kembalik mencentang kolom cross section dan mengklik start, kemudian tunggu selama 270 detik atau 4 menit 30 detik lagi. Setelah diamati pada sampel ketiga terjadi perubahan suhu karena campuran tidak konstan pada detik awal sampel bersuhu 40,7 ºC kemudian pada detik terakhir suhu berubah menurun menjadi 38,1 ºC. Perubahan suhu terjadi karena adanya pelepasan dan penyerapan kalor. Air panas melepaskan sebagain kalornya ( Qlepas ) dan air dingin menyerap kalor (Qterima) oleh karena itu suhunya menjadi turun sesuai dengan azaz black

Gambar 3. Grafik Perubahan suhu sampel 3 ( air dingin + air panas)

Dari percobaan ini praktikan menghasilkan data didapat rata – rata T1 = 48,61 ºC , T2 = 27,1 ºC dan rata rat T3 = 39,3ºC. Setelah itu praktikan melakukan perhitungan kalor yang didapatkan dari air panas yaitu sebesar 610 cal dan ekuivalen air kalorimeter yaitu sebesar 15,52 cal.

VI. KESIMPULAN

a. Kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu

b. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan

kapasitas kalor, kapasitas kalor jenis, dan kapasitas kalor laten dari suatu benda atau bahan

c. Dari percobaan ini praktikan menghasilkan data didapat rata – rata T1 = 48,61 ºC , T2 = 27,1 ºC dan rata rat T3 = 39,3ºC. Setelah itu praktikan melakukan perhitungan kalor yang didapatkan dari air panas yaitu sebesar 610 cal dan ekuivalen air kalorimeter yaitu sebesar 15,52 cal.

VII. PERTANYAAN DAN JAWABAN

a. Hitung kapasitas kalorimeter. Suhu air panas 50 mL adalah 37,9◦C suhu air dingin 50 mL adalah 20.9◦C, Suhu setelah pencampuran adalah 29,1◦C, Panas jenis air adalah 4,184 J/ g C, massa jenis air 1 g/mL . H

b. Hitung kapasitas kalor (kJ/K) kalorimeter ketika suhunya dinaikkan menjadi 0,3 K dengan menyerap energi 30,0 J

c. Diskusikan perbedaan antara kalorimetri volume konstan dan tekanan konstan

d. Bagaimana Anda menentukan ekuivalen air dari kalorimeter Jawab :

a. Dik :

ρ air = 1gr/Ml Cair = 4,184 J/g°C

Tair dingin = 20,9 °C Tair panas = 37,9 °C Vair dingin = 50 mL Vair panas = 50 mL m = ρ x V

m = 1 gr/Ml x 50 mL m = 50gr

Tcampuran = 29,1 °C

Dit : Kapasitas kalorimeter?

Jawab :

Q lepas air panas Qair panas = m C ∆T

= m C ( Tair panas – Tcampuran)

= 50g x 4,184 J/g°C ( 37,9 – 29,1) °C = 1840,96 Joule

Q yang diserap air Qair dingin = m C ∆T

= m C ( Tcampuran – Tair dingin )

= 50g x 4,184 J/g°C ( 29,1– 20,9) °C = 1715, 44 Joule

Q serap dari kalorimeter Q = Qair panas – Qair dingin

= (1840,96 – 1715,44) Joule = 125,52 Joule

Kapasitas kalorimeter (C)

C= Q_kal

∆ T−Tairdingin

C= 125,52Joule (29,1−20,9)/°C C=15,30J/° C

b. Diketahui :

Suhu ditambahkan = 0.3 K Q = 30 Joule

Ditanya : Kapasitas air Kalorimetri?

Jawab : C= Q

∆ T

C=30Joule 0,3K C=100J/K C = 0,1 Kj/K

c. Kalorimetri bom volume konstan adalah kalor pembakaran biasanya diukur dengan menempatkan senyawa yang massanya diketahui dalam wadah baja yang di isi dengan oksigen pada tekanan 30 atm.

Bom tertutup dicelupkan kedalam air, sampel dihubungkan ke listrik, dan kalor yang dihasilkan oleh reaksi pembakaran dapat dihitung secara tepat dengan mencatat kenaikan suhu air. Kalor yang dilepas oleh sampel diserap oleh air dan bom. Kalorimeter yang dirancang secara khusus itu memungkinkan kita untuk mengasumsikan bahwa tidak ada kalor ( atau massa) yang hilang ke lingkungan selama waktu pengukuran. Dengan demikian kita dapat mengetahui kalor pembakaran pada bom tersebut

Sedangkan, Kalorimetri tekanan konstan adalah peralatan yang lebih sederhana dibanding kalorimeter volume – konstan, yang digunakan untuk menentukan perubahan kalor untuk reaksi selain pembakaran.

Secara kasar, kalorimeter tekanan-kanstan dapat dibuat dari dua cangkir kopi styrofoam. Hal tersebut merupakan cara sederhana dari kalorimetri tekanan-konstan. Peralatan ini mengukur pengaruh kalor pada berbagai reaksi, seperti penetralan asam basa, kalor pelarut, dan

kalor pengenceran. Karena tekanannya konstan, perubahan kalor yang terjadi

untuk proses (qreaksi) sama dengan perubahan entalpi. Dari dua cangkir kopi styrofoam dapat diketahui perubahan-perubahan kalor yang terjadi serta cara sederhana yang dapat dilakukan untuk mengetahui perubahan kalor.

d. Untuk menentukan ekuivalen air dari kalorimeter adalah dengan cara menghitung Qlepas = Qterima . Harga air kalorimeter adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan derajan suhu kalorimeter tersebut. Jika bahan dari kalorimeter diketahui yang dimaksudkan dengan harga air tersebut sama dengan kapasitas kalor dari kalorimeter tersebut. Karena bahan kalorimeter biasanya sering tidak diketahui, harga air kalorimeter sering ditentukan dengan menggunakan azaz black

Kalor yang dilepas = Kalor yang diterima Qlepas = Qterima

m1 . c1 ( T1 – Ta ) = m2 . c2 (Ta – T2) Sehingga besarnya kapasitas kalor kalorimeter adalah :

C=m₂c_a

(

^T2−T_a

)

^−m1c_a(T_a−T₁) (T_a−T₁)

VIII. LAMPIRAN