Kalorimeter Sederhana dan Kalorimeter Bom

Kalorimeter adalah alat untuk perubahan entalpi. Kalorimeter yang biasa digunakan adalah kalorimeter sederhana dan kalorimeter bom. Berikut penjelasan selengkapnya.

KALORIMETER

Perubahan entalpi dapat diukur menggunakan kalorimeter sederhana dan kalorimeter bom.

1. KALORIMETER SEDERHANA

Kalorimeter sederhana dapat diibuat dari gelas atau wadah yang bersifat isolator, misalnya gelas styrofoam atau plastik yang bersifat isolator. Dengan demikian, selama reaksi berlangsung dianggap tidak ada kalor yang diserap maupun dilepaskan oleh sistem ke lingkungan, sehingga:

q_reaksi + q_kalorimetr + q_laruatan = q_sistem

q_reaksi + q_kalorimetr + q_laruatan = 0

atau

q_reaksi = -(q_kalorimeter + q_larutan)

Jika nilai kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil, kalor kalorimetr dapat diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimetr.

q_reaksi = -q_larutan

q_larutan = m x c x ∆T

dengan   q = kalor reaksi ( J atau kJ )

       m = massa ( g atau kg )

        c = kalor jenis ( J/g^oC atau J/kg K)

    ∆T = perubahan suhu ( ^oC atau K )

2. KALORIMETER BOM

Alat yang lebih teliti untuk mengukur perubahan kalor adalah kalorimeter bom , yaitu suatu kalorimeter yang dirancang khusus sehingga sistem benar – benar dalam keadaan terisolasi . Umumnya digunakan untuk menentukan perubahan entalpi dari reaksi – reaksi pembakaran yang melibatkan gas . Di dalam kalorimeter bom terdapat ruang khusus tempat berlangsungnya reaksi yang di sekitarnya diselubungi air sebagai penyerap kalor .

Sistem reaksi di dalam kalorimeter dilakukan benar – benar  terisolasi sehingga kenaikan atau penurunan suhu yang terjadi benar – benar hanya digunakan untuk menaikan suhu air di dalam kalorimeter bom . Meskipun  sistem telah diusahakan terisolasi tetapi ada kemungkinan sistem masih dapat menyerap atau melepaskan kalor ke lingkungan, yang dalam hal ini lingkungannya adalah kalorimeter itu sendiri. Jika kalorimeter juga terlibat di dalam di dalam pertukaran kalor , besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh kalorimeter harus diperhitungkan. Kalor yang dilepas atau diserap oleh kalorimetr disebut dengan kapasitas kalor kalorimeter ( C_kalorimeter ). Secara keseluruhan dirumuskan:

q_reaksi + q_kalorimetr + q_air = q_sistem

q_reaksi + q_kalorimetr + q_air = 0

atau

q_reaksi = -( q_kalorimeter + q_air )

q_kalorimeter = C_kalorimetr x ∆T

dengan C_kalorimetr = kapasitas kalor kalorimeter ( J^oC^-1 atau JK^-1 )

                     ∆T = perubahan suhu ( ^oC atau K )

Contoh soal kalorimeter

1. Di dalam suatu kalorimetr bom direaksikan 0,16 gram gas metana (CH­₄) dengan oksigen berlebihan, sehingga terjadi reaksi :

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

Ternyata terjadi kenaikan suhu 1,56^oC. Diketahui  kapasitas kalor kalorimetr adalah 958 J/^oC, massa air di dalam kalorimetr adalah 1.000 gram dan kalor jenis air 4,18 J/g^oC. Tentukanlah kalor pembakaran gas metana dalam kJ/mol. ( A_r C = 12, H = 1 )

Jawab :

Kalor yang dilepas selama reaksi sama denga kalor yang diserap oleh air dalam kalorimetr dan oleh kalorimetr , maka :

q_reaksi = -( q_kalorimetr + q_air )

q_air = m_air x c_air x ∆T = 958 J/^oC x 1,56 ^oC = 6.520 J

q_kalorimetr = C_kalorimetr x ∆T = 958 J/^oC x 1,56^oC = 1.494 J

maka :

q_reaksi = -(6.520 + 1.494) J = -8.014 J = -8,014 kJ

Jumlah metana yang dibakar adalah 00,16 gram sehingga jumlah molnya adalah

Mol CH₄ = 0,16 g / 16 g/mol = 0,01 mol

Maka, untuk setiap reaksi pembakaran satu mol CH₄ akan dilepaskan kalor sebanyak:

q_reaksi = -8,014 kJ / 0,01 mol = -801,4 kJ/mol

Oleh karena reaksi pada kalorimetr bom dilakukan pada volume tetap, besarnya ∆H = q_reaksi = -801,4 kJ/mol