Kalorimeter: Fungsi, Cara Kerja, Jenis-Jenisnya
Kalorimeter adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalori yang digunakan pada suatu perubahan reaksi kimia.
Fungsi Kalorimeter
Adapun fungsi dari kalorimeter antara lain:
- Mengetahui kalor suatu perubahan dalam reaksi kimia
- Mengukur jumlah kalor pada perubahan reaksi kimia
- Menghitung jumlah kalor suatu perubahan reaksi kimia
- Mendeteksi suh pada suatu kalor
- Alat peneliti percobaan pada kalor
Pada dasarnya fungsi utama dari kalorimeter yakni mengukur kalor yang terdapat pada suatu perubahan reaksi kimia.
Jenis-Jenis Kalorimeter
Kalorimeter memiliki beberapa jenis, antara lain:
Kalorimeter Larutan
Kalorimeter larutan merupakan jenis kalorimeter yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang digunakan pada reaksi kimia pada suatu larutan. Dasar dari kalorimeter larutan yakni kalor yang diserap atau dibebaskan menyebabkan perubahan suhu yang nantinya tercatat pada kalorimeter.
Nantinya berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan. Kalor yang timbul pada reaksi akan diterima atau diserap oleh sekeliling atau di lingkungan, sehingga nantinya terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.
Apabila melihat larutan yang diuji sebagai sebuah sistem maka seluruh aspek yang berada di luar sistem adalah lingkungan termasuk dewar. Perlu diketahui jika tidak seluruh kalor yang terlibat dipindahkan dari larutan ke air atau penerima panas, namun juga dipindahkan ke tempat kalorimeter tersebut.
Persamaannya sebagai berikut:
Q lepas = Q terima
Q lepas = m.c.ΔT + C.ΔT
Keterangan:
m = massa zat
c = kalor jenis zat penerima panas
C = kapasitor kalor kalorimeter
ΔT = perubahan suhu
Kalorimeter Bom
Kalorimeter bom merupakan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor atau nilai kalor yang dibebaskan di dalam pembakaran sempurna (pada oksigen berlebih) dari suatu senyawa, bahan bakar, dan bahan makanan.
Kalorimeter bom terdiri dari sebuah bom yang menjadi tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari stainless steel dan diisi oleh gas oksigen dengan tekanan tinggi, serta sejumlah air yang dibatasi dengan wadah kedap panas.
Hal perlu diperhatikan dari kalorimeter bom yakni bahwa jenis ini merupakan kalorimeter tetap sehingga dalam perhitungan tidak adanya perubahan volume (usaha termodinamika = 0).
Dalam perhitungan pada kalorimeter bom dilakukan koreksi sehingga membutuhkan kalibrasi kalorimeter. Koreksi ini meliputi penyusutan kawat, input energi listrik, dan pembentukan asam akibat oksidasi. Jadi pembakaran sempurna untuk senyawa yang mengandung S dan N umumnya terjadi perubahan pH.
Reaksi pembakaran pada kalorimeter bom menghasilkan kalor dan akan diserap oleh air dan bom. Sehingga tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka persamaannya menjadi:
Q reaksi = -(Q air + Qbom)
Jumlah kalor yang diserap air dapat dihitung dengan rumus:
Q air = m.c. ΔT
Keterangan:
m = massa air (gr)
c = kalor jenis air (J/g K)
ΔT = perubahan suhu
Persamaan untuk kalorimeter bom yakni:
Q lepas = Q terima
Q lepas = m.c.ΔT + C.ΔT
Apabila dikaitkan dengan hukum termodinamika dapat diketahui:
• Kalorimeter bersifat adiabatis, kalor tidak ada yang masuk atau keluar dari kalorimeter (Q = 0).
• Tidak ada usaha karena volumenya konstan (W = 0).
ΔU(total) = Q + W = 0
• Larutan dipandang sebagai sistem.
ΔU(total) = ΔU(sistem) + ΔU(lingkungan) = 0
ΔU(sistem) = – ΔU(lingkungan) = – Cv ΔU
Untuk kalorimeter bom biasanya dilakukan kalibrasi terlebih dahulu sebelum melakukan pengukuran menggunakan asam benzoat. Pada kawat yang dialirkan arus listrik biasanya akan mengalami penyusutan, maka perhitungannya menjadi:
ΔHc = ΔHc (asam benzoat) + m (asam benzoat) + ΔHc (kawat) x Δm (kawat)
ΔHc = Cv. ΔT → Cv = ΔHc/ ΔT
Cara Kerja Kalorimeter
Cara kerja atau prinsip kerja dari kalorimeter berdasarkan pada azas black yakni jumlah kalor yang dilepas oleh benda panas sama dengan kalor yang diterima oleh benda dingin. Sehingga apabila terdapat dua benda saling didekatkan satu dengan lainnya, maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda panas ke benda dingin sampai mencapai suatu kesetimbangan termal atau mencapai suhu setimbang.
Prinsip kerja yakni dengan mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar yang dimasukkan ke dalam air suling. Ketika bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan akan bertabrakan dengan atom logam dan kehilangan energi.
Sehingga pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listrik. Akibatnya tumbukan oleh pembawa muatan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi kalor atau panas.
Semakin tinggi nilai tegangan listrik dan arus listrik pada bahan maka semakin kecil panas listrik yang dimiliki oleh bahan kalorimeter.
Adapun rumus menghitung kalor yakni:
Q = m . c. ΔT
Q = kalor
m = massa benda
c = kalor jenis
ΔT = perubahan suhu
