ACARA I

KALORIMETRI

A. Pendahuluan

1. Latar BelakangIndonesia merupakan negara yang beriklim tropis yang cenderung panas karena terletak di garis ekuator. Belakangan ini pun udara terasa kering dan panas, jauh lebih panas dari tahun tahun sebelumnya. Terutama di siang hari, panasnya bisa mencapai lebih dari 35oC. Dengan konsep kalorimetri diharapkan bisa ditemukan teknologi yang bisa memanfaatkan panas tersebut untuk semacam konversi energi sehingga didapati efisiensi penggunaan energi dalam kehidupan sehari hari.Panas yang kita rasakan itu merupakan hasil transfer energi kalor dari matahari ke kulit kita. Matahari yang memiliki kalor jauh lebih besar dari kulit kita mampu menyengat kulit kita dengan panasnya. Kalor adalah suatu energi panas suatu zat yang dapat diukur dengan alat termometer dengan perantara air yang telah didihkan. Kalor selalu berpindah dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah. Ada tiga cara kalor berpindah dari satu daerah ke daerah lain,. yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi merupakan perpindahan kalor melalui zat perantara dan energi molekul langsung berpindah dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin. Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya dan terjadi pada aliran zat. Radiasi merupakan perpindahan kalor secara pancaran dengan gelombang elektromagnetik. Perpindahan kalor berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang pada kalorimetri dirumuskan oleh Black (Energi lepas = Energi terima). Dengan konsep benda bersuhu lebih tinggi akan memberikan kalor kepada benda yang bersuhu lebih rendah dan benda bersuhuu lebih rendah akan menerima kalor dari benda yang bersuhu lebih tinggi. Transfer energi kalor ini akan berujung pada tercapainya kesetimbangan termal (kesamaan suhu akibat percampuran / koneksi dua benda).2. Tujuan Praktikum Tujuan praktikum acara I. Kalorimetri ini adalah menentukan nilai kapasitas panas jenis (C) suatu larutan tertentu dengan menggunakan asas black.3. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum acara I kalorimetri dilaksanakan pada hari Senin, tanggal 24 September 2012 pada pukul 13.00 15.00 WIB bertempat di Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. B. Tinjauan Pustaka

Abad 18, para peneliti telah mengakui bahwa jumlah kalor, Q yang dibutuhkan untuk mengubah suhu material tertentu berbanidng lurus dengan massa m material dengan perubahan suhu T. Kesederhanaa yang luar biasa di alam yang dapat digambarkan dalam bentuk:

Q -= m c T

Dengan c adalah besran karakteristik material yng disebut kalor spesifik karena c = Q / m T, kalor spesifik ditetapkan dalam satuan J/kgoC atau kkal / kgoC. Pertukaran energi, merupakan dasar untuk teknik yang dikenal sebagai kalorimetri, yang merupakan penguapan kuantitatif dari pertukaran kalor (Giancoli, 1997).Bahang yang dipindahkan dari atau ke sistem diukur di dalam alat yang dinamakan kalorimeter, yang terdiri dari sebuah wadah cuplikan yang kecil yang dibenamkan dalam sebuah bejana air luar yang besar. Bejana luar itu disekat dengan baik sekali di sebelah luar untuk menghalangi bahang kamar mencapai air, sedamgkan wadah di dalam dibuat dari tembaga atau suatu bahan penghantar bahang yang lain untuk mengizinkan bahang secara mudah dipertukarkan antara wadah itu dan air. Dari kekekalan tenaga, bahang yang diperoleh oleh sistem adalah harga negatif dari bahang yang hilang dari lingkungan, dan sebaliknya. Dengan demikian kalorimeter mengukur bahang yang diperlukan oleh sistem di bawah syarat syarat tertentu (Prawirosusanto, 1994).

Kalor akan mengalir dari benda yang suhunya lebih inggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda dicampur. Zat mempunyai kalor jenis yang berbeda beda. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan setiap kilogram zat untuk menaikkan suhunya satu derajat Celcius. Banyaknya kalor yang diberikan kepada benda untuk menaikkan suhunya sebanding dengan kalor jenis benda itu (Barus, 1994).Faktor paling dominan yang menentukan dalam proses pemanasan (pemanasan) adalah defrmasi termal yang berhubungan dengan ukuran rata rata pori (porous) yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien temperatur, atau ada dua sistem yang temperaturnya berbeda bersinggungan, maka akan terjadi perpindahan kalor. Proses dimana sesuatu yang dipindahkan di antara sebuah sistem dan sekelilingnya akibat perbedaan temperatur ini berlangsung disebut kalor (Halaudin, 2006).Proses perpindahan kalor dapat terjadi bilamana adanya hubungan dari duda daerah yang memiliki perbedaan temperatur. Kalor akan mengalir dari daerah yang temperaturna relatif tinggi ke temperatur yang relatif rendah. Keseimbangan pada masing masing daerah tercapai jika temperaturnya telah sama. Di dalam prakteknya perpindahan panasi ini sekaligus dimanfaatkan untuk penghematan energi, dimana panas yang terjadi pada suatu fluida kerja ada kalanya harus dibuang dan pada fluida lainnya memerlukan panas tersebut tanpa harus kontak langsung atau bercampur satu sama lainnya. Dengan memanfaatkan panas buangan tersebut secara efisien maka biaya operasi pabrik dapat ditekan sekecil mungkin (Thamrin, 2009).

Refrigerant heat recovery water heater merupakan teknologi tepat guna dengan memanfaatkan panas terbuang dari mesin regrigerasi untuk memandaskan air. Sebuah alat penukar panas (heat exchanger) ditambahkan ke mesin pendingin untuk mengambil panas ini. Kalor yang dibuang oleh refrigeran di kondensor sama dengan kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator ditambah dengan kalor yang setara dengan kerja kompresi di kompresor (Rasta, 2009).Fase gelembung pada bagian pemanas didesain untuk memproduksi gelembung dengan stabil walaupun dinding bagian pemanas berukuran sangat keci. Dalam eksperimen sebelumnya, ditemukan bahwa kerja fluida di pipa mengalir pada sekitar 10 cm/sekon, dam itu sudah dinilai transportasi kalor praktis juga dominan walau dengan gerak fluida dalam kecepatan tinggi. Angka penyaluran panas, Q (W), berada dalam kondisi tetap yang bisa dinilai dari Eq (Nagai, 2010).Titrasi isotermal kalorimetri {Isothermal titration calorimetry (ITC)} menawarkan pengukuran paling akurat dari perubahan entalphi dari semua reaksi dalam kondisi isotermal dan isobar. Ini juga merupakan satu satunya cara untuk menemukan entalphi, entrophi, dan pembebasan energi reaksi dari sebuah eksperimen titrasi. Bagaimanapun, ketepatan, akurasi, dan kepastian beberapa data kalorimetrik masih bisa dipertanyakan (Baranauskiene, 2009). C. Alat, Bahan dan Cara Keja1. Alat

a. Kalorimeter

b. Termometer

c. Timbangan

d. Pemanas Air

2. Bahan

a. Air

b. Larutan Garam dan Kopi

3. Cara Kerja

a. Mencampur air dengan garam untuk dicari nilai kapasitas jenisnya

b. Tentukan nilai dari kapasitas massa jrnis air, massa air dan suhu awalnya

c. Menentukan massa dan suhu larutan

d. Melakukan proses pencampuran dengan mendahulukan bahan yang lebih rendah suhunya

e. Mencatat suhu akhir bila telah stabil

f. Mencari nilai kapasitas panas jenis larutan berdasarkan Asas Black

g. Ulangi percobaan untuk mendapatkan data yang akurat

D. Hasil dan Analisis Hasil Percobaan1. Hasil Percobaan

Tabel 1.1 Hasil Pengamatan Suhu Larutan Garam

NoMassa bejana + termometer (g)Massa larutan (g)Suhu awal larutan (oC)Suhu awal air (oC)Massa air (g)Suhu akhir larutan

(oC)Kalor jenis (kal/goC)

112571,5316869500,914

288,5327699,3442,992

3106,6328468,6501,216

Tabel 1.2 Hasil Pengamatan Suhu Larutan Kopi

NoMassa bejana + termometer (g)Massa larutan (g)Suhu awal larutan (oC)Suhu awal air (oC)Massa air (g)Suhu akhir larutan

(oC)Kalor jenis (kal/goC)

112568,13271175,1541,987

275336097,7471,210

379,23265105,6501,111

Sumber : Laporan Sementara2. Analisis Hasil Percobaan

Rumus Q = m . c . T1.1. Qair = Qgaram m . c . T = m . c . T

69,1 . 1 . (68 - 50) = 71,5 . c . (50 - 31)

1242 = 1358,5 . c

c = 0,914 kal/goC

m . c . T = m . c . T

99,3 . 1 . (76 - 44) = 88,5 . c . (44 - 32)

3177,6 = 1062 . c

c = 2,992 kal/goC

m . c . T = m . c . T

68,6 . 1 . (84 - 50) = 106,6 . c . (50 - 32)

2332,4 = 1918,8 . c

c = 1,215 kal/goC1.2. Qair = Qkopi m . c . T = m . c . T

175,1 . 1 . (71 - 54) = 68,1 . c . (54 - 32)

2976,7 = 1498,2 . c

c = 1,986 kal/goC

m . c . T = m . c . T

97,1 . 1 . (60 - 47) = 75 . c . (47 - 33)

1262,3 = 1050 . c

c = 1,209 kal/goC

m . c . T = m . c . T

105,6 . 1 . (65 - 50) = 79,2 . c . (50 - 32)

1584 = 1425,6 . c

c = 1,111 kal/goC

E. Pembahasan

Dari data di atas dapat kita lihat bahwa prakitikum ini dilakkukan berdasarkan pada Azas Black. Azas Black yang berbunyi Q lepas = Qterima, maksudnya adalah kalor yang dilepaskan oleh material bersuhu lebih tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh material bersuhu lebih rendah. Dengan faktor faktor yang mempengaruhi nilai kalor adalah massa zat (m), kalor jenis zat (c), besar perubahan suhu (T).Dakan praktikum acara I. Kalorimetri ini, mempraktekkan Asa Black dengan mencampurkan dua zat cair dengan jumlah (dalam hal ini massa), jenis, dan suhu yang berbea. Karena kedua zat cair tersebut memiliki suhu awal yang berbeda, terjadi interaksi di dalam wadah tempat mereka dicampurkan, yaitu transfer energi kalor. Zat yang memiliki suhu lebih tinggi akan memberikan (melepas) kalor yang dia punya kepadazat yang memiliki suhu lebih rendah (karena suhunya lebih rendah, zat tersebut berperan sebagai penerima kalor).Dalam praktikum ini, tujuannya adalah mengetahui nilai kalor jenis dari zat yang diujikan (larutan kopi dan garam). Faktor faktor yang mempengaruhi nilai kalor jenis zat (c) adalah massa zat (m), besar perubahan suhu (T), dan besar kalor yang terjadi (Q). Semakin besar nilai kalornya, semakin besar pula nilai kalor jenis zat tersebut karena kalor jenis (c) dan kalor (Q) berbanding lurus. Semakin besar nilai perubahan suhu (T) dan massa zat (m), nilai kalor jenisnya (c) akan semakin kecil karena perubahan suhu (T) dan massa zat (m) berbanding terbalik dengan kalor jenis (c).

Menurut teori yang sudah ada, kalor jenis larutan garam adalah 0,936 kal/goC, sedangkan kalor jenis kopi adalah 1,008 kal/goC. Jika dilihat dari grafik 1.1. Larutan garam, dapat dilihat bahwa pada suhu 54oC tercatat kalor jenis larutan kopi 1,986 kal/goC, pada suhu 47oC tercatat kalor jenis larutan kopi 1,209 kal/goC, pada suhu 40oC tercatat kalor jenis larutan kopi 1,111 kal/goC. Sedangkan dari grafik 1.2. Larutan kopi, dapat dilihat bahwa pada suhu 50oC tercatat kalor jenis larutan garam 0,914 kal/goC, pada suhu 44oC tercatat kalor jenis larutan kopi 2,992 kal/goC, pada suhu 50oC tercatat kalor jenis larutan kopi 1,215 kal/goC. Jika dirata rata, larutan jenis garam yang didapat adalah 1,707 kal/goC relatif lebih tinggi dari teori yang ada (1,008 kal/goC) dan rata rata kalor jenis larutan kopi yang didapat adalah 1,435 kal/goC relatif lebih tinggi` dari teori yang ada (0,936 kal/goC).Terjadi perbedaan antara teori yang ada dengan hasil praktik yang dilakukan oleh praktikan. Hal ini kemungkinan terjadi karena ada beberapa kesealahan yang dilakukan oleh praktikan dalam hal ketelitian menghitung, membaca skala suhu pada termometer, ada garam atau kopi yang tertinggal di wadah sebelum dimasukkan ke dalam kalori meter, dll. Hal hal tersebut perlu menjadi koreksi. F. Kesimpulan

Dari percobaan yang trelah dilaksanakan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:1. Menurut teori yang ada, kalor jenis larutan garam adalah 0,936 kal/goC dan kalor jenis kopi adalah 1,008 kal/goC.2. Menurut hasil praktikum, kalor jenis larutan garam 0,914 kal/goC, 2,992 kal/goC, 1,215 kal/goC adalah dan rata ratanya 1,707 kal/goC.3. Menurut hasil praktikum, kalor jenis larutan garam 1,986 kal/goC, 1,209 kal/goC, 1,111 kal/goC adalah dan rata ratanya 1,435 kal/goC.4. Nilai rata rata kalor jenis garam lebih besar daripada nilai rata rata kalo jenis kopi/5. Faktor faktor yang mempengaruhi nilai kalor jenis suatu zat adalah massa zat, besar perubahan suhu, dan nilai kalor.