JENIS-JENIS KALORIMETER

JENIS-JENIS KALORIMETER

Beberapa jenis kalorimeter :
1) Kalorimeter Bom

• Merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran.
• 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.
• Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom.
• Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka :

q_reaksi = – (q_air + q_bom )

• Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :

q_air = 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 )

• Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :

q_bom = C_bom x DT
dengan :
C_bom = kapasitas kalor bom ( J / ^oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( ^oC atau K )

• 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.

DE = q + w dimana   w = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol )
maka
DE = q_v
Contoh soal :
Suatu kalorimeter bom berisi 250 mL air yang suhunya 25^oC, kemudian dibakar 200 mg gas metana. Suhu tertinggi yang dicapai air dalam kalorimeter = 35^oC. Jika kapasitas kalor kalorimeter = 75 J / ^oC dan kalor jenis air = 4,2 J / g.^oC, berapakah DHc gas metana?
Jawaban :
q_air = m x c x DT
= ( 250 ) x ( 4,2 ) x ( 35 – 25 )
= 10.500 J
q_bom = C_bom x DT
= ( 75 ) x (  35 – 25 )
= 750 J
q_reaksi = – (q_air + q_bom )
q_reaksi = - ( 10.500 J + 750 J )
= - 11.250 J = – 11,25 kJ
200 mg CH₄ = 0,2 g CH₄ = ( 0,2 / 16 ) mol = 0,0125 mol
DHc CH₄ = ( – 11,25 kJ / 0,0125 mol ) = - 900 kJ / mol ( reaksi eksoterm )


2) Kalorimeter Sederhana

• Pengukuran kalor reaksi; selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dari gelas stirofoam.
• Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan ( misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi, pelarutan dan pengendapan ).
• Pada kalorimeter ini, kalor reaksi = jumlah kalor yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan; diabaikan.

q_reaksi = – (q_larutan + q_kalorimeter )
q_kalorimeter = C_kalorimeter x DT
dengan :
C_kalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter ( J / ^oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( ^oC atau K )

• Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil; maka dapat diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter.

q_reaksi = – q_larutan
q_larutan = 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 )

• Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP = nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya.

DH  = q_p
Contoh soal :
Sebanyak 50 mL ( = 50 gram ) larutan HCl 1 M bersuhu 27 ^oC dicampur dengan 50 mL ( = 50 gram ) larutan NaOH 1 M bersuhu 27 ^oC dalam suatu kalorimeter gelas stirofoam. Suhu campuran naik sampai 33,5 ^oC. Jika kalor jenis larutan = kalor jenis air = 4,18 J / g.K. Tentukan perubahan entalpinya!
Jawaban :
q_larutan = m x c x DT
= ( 100 ) x ( 4,18 ) x ( 33,5 – 27 )
= 2.717 J

Karena kalor kalorimeter diabaikan maka :
q_reaksi = – q_larutan
= - 2.717 J
Jumlah mol ( n ) HCl       = 0,05 L x 1 mol / L = 0,05 mol
Jumlah mol ( n ) NaOH   = 0,05 L x 1 mol / L = 0,05 mol
Oleh karena perbandingan jumlah mol pereaksi = perbandingan koefisien reaksinya maka campuran tersebut adalah ekivalen.
DH harus disesuaikan dengan stoikiometri reaksinya, sehingga :
q _{(1 mol HCl + 1 mol NaOH )} = ( 1 / 0,05 ) x ( – 2.717 J )
= – 54.340 J = – 54,34 kJ
Jadi DH reaksi = q_reaksi = – 54,34 kJ