Menentukan Kapasitas Kalor Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor. Skema alatnya ditunjukkan pada Gambar 3.4. Kalorimeter ini terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Kalorimeter sederhana dapat dibuat menggunakan wadah styrofoam, Gambar 3.5.

Gambar 3.4 Skema kalorimeter volume tetap

Untuk mengukur kalor reaksi dalam kalorimeter, perlu diketahui terlebih dahulu kalor yang dipertukarkan dengan kalorimeter sebab pada saat terjadi reaksi, sejumlah kalor dipertukarkan antara sistem reaksi dan lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Besarnya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh kalorimeter dihitung dengan persamaan:

Q_kalorimeter = Ck. Δ T

dengan C_k adalah kapasitas kalor kalorimeter.

Contoh soal Menentukan Kapasitas Kalor Kalorimeter

Ke dalam kalorimeter dituangkan 50 g air dingin (25°C), kemudian ditambahkan 75g air panas (60°C) sehingga suhu campuran menjadi 35°C. Jika suhu kalorimeter naik sebesar 7°, tentukan kapasitas kalor kalorimeter? Diketahui kalor jenis air = 4,18 J g^–1°C^–1.

Jawab:

Kalor yang dilepaskan air panas sama dengan kalor yang diserap air dingin dan kalorimeter.

Q_{Air panas} = Q_{Air dingin} + Q_Kalorimeter

Q_{Air panas} = 75 g × 4,18 J g ^{– 1} °C ^–1× (35 – 60)°C

= – 7.837,5 J

Q_{Air dingin} = 50 g × 4,18 J g ^{– 1} °C ^–1 × (35 – 25)°C

= + 2.090 J

Q_kalorimeter = Ck × Δ T

Oleh karena energi bersifat kekal maka

Q_{Air panas} + Q_{Air dingin} + Q_Kalorimeter = 0

–7.837,5 J + 2.090 J + (Ck . 7°C) = 0

C_k = (7.837,5 2.090)J/7^oC = 821J^oC^-1

Jadi, kapasitas kalor kalorimeter 821 J °C^–1.

Dalam reaksi eksoterm, kalor yang dilepaskan oleh sistem reaksi akan diserap oleh lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Jumlah kalor yang diserap oleh lingkungan dapat dihitung berdasarkan hukum kekekalan energi. Secara matematika dirumuskan sebagai berikut.

Q_reaksi + Q_larutan + Q_kalorimeter = 0

Contoh soal Menentukan Kalor Reaksi

Dalam kalorimeter yang telah dikalibrasi dan terbuka direaksikan 50g alkohol dan 3g logam natrium. Jika suhu awal campuran 30°C dan setelah reaksi suhunya 75°C, tentukan ΔHreaksi. Diketahui kalor jenis larutan 3,65 J g^–1 °C^–1, kapasitas kalor kalorimeter 150 J °C^–1, dan suhu kalorimeter naik sebesar 10°C.

Jawab:

Kalor yang terlibat dalam reaksi:

Q_reaksi + Q_larutan + Q_kalorimeter = 0

Q_reaksi = –(Q_larutan + Q_kalorimeter)

Q_larutan = (m_larutan) (c_larutan) ( ΔT)

= (53g) (3,65 J g^–1°C^–1) (45°C)

= 8.705,25 J

Qkalorimeter = (Ck) ( Δ T)

= (150 J °C^–1) (10°C) = 1.500 J

Qreaksi = –(8.705,25 + 1.500) J = –10.205,25 J

Jadi, reaksi alkohol dan logam natrium dilepaskan kalor sebesar 10.205 kJ. Oleh karena pada percobaan dilakukan pada tekanan tetap maka

Q_reaksi = Δ H_reaksi = –10.205 kJ.