KALORIMETER

TETAPAN KALORIMETER

TETAPAN KALORIMETER

Kalori didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air satu skala derajat Celcius atau Kelvin. Untuk mengukur kalor maka dipergunakan sebuah alat yang disebut kalorimeter, yang terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan batang pengaduk dan termometer. Pada bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Penggunaan kalorimetri yaitu mengetahui kapasitas panas suatu zat, kalor yang dilepas maupun yang diterima, maka untuk mengetahui suatu panas baiknya menggunakan kalorimeter ini. Kalorimeter banyak berbagai jenisnya bergantung dengan keadaan bahan dan kebutuhan pengguna kalorimeternya.

Setiap manusia merasakan panas atau kalor yang dipancarkan oleh bahan – bahan yang dapat menghasilkan panas. Contoh yang paling umum adalah kalor yang dipancarkan matahari ke tubuh kita. Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan tetapi dapat diperoleh dengan cara mengolah energi. Contohnya usaha atau kerja dapat menghasilkan energi.

2.1 Kalor

Kalor adalah jumlah energi yang dipindahkan dari satu benda atau tubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka. Kalor (Q) dinyatakan dalam satuan energi dalam Joule (J) menurut satuan SI. Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kal) yaitu satu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 K atau 1⁰C pada suhu kamar (293 K). perhatikan bahwa 1 kal = 4,2 J. Apabila istilah kalori ditulis dengan huruf besar, yang dimaksud adalah kilokalori. Jadi, perusahaan makanan dan ahli gizi rumah sakit memakai 5 kalori yang arti sebenarnya adalah 5 kilokalori (5 kkal) atau 5000 kalori.

Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1 K atau 1⁰C. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui dari sembarang suhu awal (T_i) sampai sembarang suhu akhir (T_f) dapat ditentukan melalui pemahaman persamaan kalor :

Q (kalor) = m . C . ΔT

m adalah massa benda, c adalah kapasitas kalor spesifik dari zat tertentu, dan ΔT adalah perubahan suhu.

Kapasitas kalor spesifik dari suatu zat adalah kapasitas kalor per satuan massa (yakni, jumlah kalor yang harus ditambahkan pada 1 gram zat itu untuk menaikkan temperatur sebesar 1 K atau 1⁰C). Kalor spesifik adalah jumlah kalor dalam kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1⁰C. Penting untuk mengetahui nilai kalor spesifik dari air dan es (berturut – turut 1,0 dan 0,5 kal/gr ⁰C).

(Bresnick, Stephen, 2002).

Panas juga merupakan salah satu bentuk energi, dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan oleh kerja. Sebagaimana, tarikan gravitasi, potensial listrik, panas juga mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, kecuali jika kerja dilakukan terhadap sistem.

Tanda yang digunakan disini yaitu Q (panas) adalah positif jika panas diabsorbsi oleh sistem dari sekelilingnya, dan negatif jika panas dilepaskan dari sistem ke sekelilingnya. Kesamaan lainnya dengan kerja panas yang diserap atau dilepaskan juga tergantung pada jalannya sistem.

Kapasitas panas molar adalah kapasitas panas dari 1 mol zat, dan panas spesifik adalah kapasitas panas per gram zat,

C = n  = w c’

Dimana n merupakan jumlah mol, w merupakan berat zat,  adalah kapasitas panas molar dan c’ adalah kapasitas panas spesifik. Q adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur zat sebesar ΔT derajat. Panas dapat diserap pada volume konstan ataupun pada tekanan konstan. Kedua kapasitas panas dapat didefinisikan sebagai

Dimana Cp dan Cv adalah kapasitas panas pada tekanan konstan dan volume konstan. (Dogra, S.K. dan Dogra, S, 1990).

2.2 Kalorimetri

Alat yang penting untuk mengukur ΔV adalah kalorimeter dan adiabatik. Perubahan temperatur ΔT dari kalorimeter yang dihasilkan dari reaksi sebanding dengan energi yang dibebaskan atau diserap sebagai kalor. Oleh karena itu, dengan mengukur ΔT dapat ditentukan Q_v sehingga dapat diketahui ΔV. Konversi dari ΔT menjadi q_v tidak bisa lepas dari kapasitas kalor C dari kalorimeter. C adalah koefisien perbandingan antara energi yang diberikan sebagai kalor dari kenaikan temperatur yang disebabkannya.

q = C x ΔT

Untuk mengukur C dialirkan arus listrik melalui pemanas dalam kalorimeter dan ditentukan kerja listrik yang dilakukan padanya. (Atkins, P.W., 1999).

2.3 Mekanisme Perpindahan Kalor

Kalor ditransfer dari satu daerah atau benda ke daerah atau benda lain melalui mekanisme dasar berikut ini.

Konvensi merupakan gerakan bagian suatu sistem secara nyata dari suatu daerah bersuhu tinggi ke suatu daerah bersuhu rendah. Proses ini terjadi baik pada gas maupun zat cair. Contoh – contoh proses ini meliputi gerakan kantong udara panas dalam sebuah pemanas gas atau dilangit.

Konduksi merupakan perpindahan energi termal tanpa gerakan makroskopik dari medium yang membawa kalor. Jadi, seperti bunyi dan listrik, konduksi kalor membutuhkan kontak antar – molekul disekitarnya dan transfer energi dari molekul ke molekul. Kalor konduksi berbanding lurus dengan luas permukaan sumber kalor dan perbedaan suhu antara lokasi sumber dan resipien. Konduksi kalor berbanding terbalik dengan jarak dari sumber (yakni, makin jauh jarak Anda dari sumber kalor, makin sedikit kalor yang ditransmisikan kepada Anda). Contoh – contohnya meliputi perpindahan kalor melewati suatu alat panggang besi yang panas, mengelilingi wajan, atau ke atas gagang sendok sup.

Elektromagnetik (EM). Berbeda dengan konveksi dan konduksi, radiasi dapat mentranmisi energi kalor melalui ruang hampa. Segala bentuk radiasi EM mempunyai energi yang berkaitan dengannya, demikian pula energi kalor. Contoh – contohnya meliputi gelombang mikro, cahaya ultraviolet, sinar – X, dan sinar gamma yang mematikan. Kalor radiasi sebanding dengan luas permukaan emisi (A), beberapa konstanta dan dengan T⁴ (T dalam satuan K). (Bresnick, Stephen, 2002).

TETAPAN KALORIMETER

Kalori didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air satu skala derajat Celcius atau Kelvin. Untuk mengukur kalor maka dipergunakan sebuah alat yang disebut kalorimeter, yang terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan batang pengaduk dan termometer. Pada bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Penggunaan kalorimetri yaitu mengetahui kapasitas panas suatu zat, kalor yang dilepas maupun yang diterima, maka untuk mengetahui suatu panas baiknya menggunakan kalorimeter ini. Kalorimeter banyak berbagai jenisnya bergantung dengan keadaan bahan dan kebutuhan pengguna kalorimeternya.

Setiap manusia merasakan panas atau kalor yang dipancarkan oleh bahan – bahan yang dapat menghasilkan panas. Contoh yang paling umum adalah kalor yang dipancarkan matahari ke tubuh kita. Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan tetapi dapat diperoleh dengan cara mengolah energi. Contohnya usaha atau kerja dapat menghasilkan energi.

2.1 Kalor

Kalor adalah jumlah energi yang dipindahkan dari satu benda atau tubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka. Kalor (Q) dinyatakan dalam satuan energi dalam Joule (J) menurut satuan SI. Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kal) yaitu satu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 K atau 1⁰C pada suhu kamar (293 K). perhatikan bahwa 1 kal = 4,2 J. Apabila istilah kalori ditulis dengan huruf besar, yang dimaksud adalah kilokalori. Jadi, perusahaan makanan dan ahli gizi rumah sakit memakai 5 kalori yang arti sebenarnya adalah 5 kilokalori (5 kkal) atau 5000 kalori.

Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1 K atau 1⁰C. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui dari sembarang suhu awal (T_i) sampai sembarang suhu akhir (T_f) dapat ditentukan melalui pemahaman persamaan kalor :

Q (kalor) = m . C . ΔT

m adalah massa benda, c adalah kapasitas kalor spesifik dari zat tertentu, dan ΔT adalah perubahan suhu.

Kapasitas kalor spesifik dari suatu zat adalah kapasitas kalor per satuan massa (yakni, jumlah kalor yang harus ditambahkan pada 1 gram zat itu untuk menaikkan temperatur sebesar 1 K atau 1⁰C). Kalor spesifik adalah jumlah kalor dalam kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1⁰C. Penting untuk mengetahui nilai kalor spesifik dari air dan es (berturut – turut 1,0 dan 0,5 kal/gr ⁰C).

(Bresnick, Stephen, 2002).

Panas juga merupakan salah satu bentuk energi, dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan oleh kerja. Sebagaimana, tarikan gravitasi, potensial listrik, panas juga mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, kecuali jika kerja dilakukan terhadap sistem.

Tanda yang digunakan disini yaitu Q (panas) adalah positif jika panas diabsorbsi oleh sistem dari sekelilingnya, dan negatif jika panas dilepaskan dari sistem ke sekelilingnya. Kesamaan lainnya dengan kerja panas yang diserap atau dilepaskan juga tergantung pada jalannya sistem.

Kapasitas panas molar adalah kapasitas panas dari 1 mol zat, dan panas spesifik adalah kapasitas panas per gram zat,

C = n  = w c’

Dimana n merupakan jumlah mol, w merupakan berat zat,  adalah kapasitas panas molar dan c’ adalah kapasitas panas spesifik. Q adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur zat sebesar ΔT derajat. Panas dapat diserap pada volume konstan ataupun pada tekanan konstan. Kedua kapasitas panas dapat didefinisikan sebagai

Dimana Cp dan Cv adalah kapasitas panas pada tekanan konstan dan volume konstan. (Dogra, S.K. dan Dogra, S, 1990).

2.2 Kalorimetri

Alat yang penting untuk mengukur ΔV adalah kalorimeter dan adiabatik. Perubahan temperatur ΔT dari kalorimeter yang dihasilkan dari reaksi sebanding dengan energi yang dibebaskan atau diserap sebagai kalor. Oleh karena itu, dengan mengukur ΔT dapat ditentukan Q_v sehingga dapat diketahui ΔV. Konversi dari ΔT menjadi q_v tidak bisa lepas dari kapasitas kalor C dari kalorimeter. C adalah koefisien perbandingan antara energi yang diberikan sebagai kalor dari kenaikan temperatur yang disebabkannya.

q = C x ΔT

Untuk mengukur C dialirkan arus listrik melalui pemanas dalam kalorimeter dan ditentukan kerja listrik yang dilakukan padanya. (Atkins, P.W., 1999).

2.3 Mekanisme Perpindahan Kalor

Kalor ditransfer dari satu daerah atau benda ke daerah atau benda lain melalui mekanisme dasar berikut ini.

Konvensi merupakan gerakan bagian suatu sistem secara nyata dari suatu daerah bersuhu tinggi ke suatu daerah bersuhu rendah. Proses ini terjadi baik pada gas maupun zat cair. Contoh – contoh proses ini meliputi gerakan kantong udara panas dalam sebuah pemanas gas atau dilangit.

Konduksi merupakan perpindahan energi termal tanpa gerakan makroskopik dari medium yang membawa kalor. Jadi, seperti bunyi dan listrik, konduksi kalor membutuhkan kontak antar – molekul disekitarnya dan transfer energi dari molekul ke molekul. Kalor konduksi berbanding lurus dengan luas permukaan sumber kalor dan perbedaan suhu antara lokasi sumber dan resipien. Konduksi kalor berbanding terbalik dengan jarak dari sumber (yakni, makin jauh jarak Anda dari sumber kalor, makin sedikit kalor yang ditransmisikan kepada Anda). Contoh – contohnya meliputi perpindahan kalor melewati suatu alat panggang besi yang panas, mengelilingi wajan, atau ke atas gagang sendok sup.

Elektromagnetik (EM). Berbeda dengan konveksi dan konduksi, radiasi dapat mentranmisi energi kalor melalui ruang hampa. Segala bentuk radiasi EM mempunyai energi yang berkaitan dengannya, demikian pula energi kalor. Contoh – contohnya meliputi gelombang mikro, cahaya ultraviolet, sinar – X, dan sinar gamma yang mematikan. Kalor radiasi sebanding dengan luas permukaan emisi (A), beberapa konstanta dan dengan T⁴ (T dalam satuan K). (Bresnick, Stephen, 2002).