termodinamika

1. KALORIMETER
A. Pengertian
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam
suatu perubahan atau reaksi kimia.
Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kalor sesuai
dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi
tidak dapat dimusnahkan.
Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat
penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat
penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam
dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan
yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan
menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas.
Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada suatu bahan maka
tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil. Kita dapat melihat seolah
pengukuran dengan menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang kecil. Hal ini
merupakan suatu anggapan yang salah karena dalam pengukuran pertama perubahan suhu
yang digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar. Tapi
jika perubahan suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil yang mempunyai tara panas
listrik yang besar.
B. Penemu Kalorimeter (Joseph Black)
Ketika Joseph Black, ahli kimia-fisika dari Skotlandia, menjabat profesor di Universitas
Edinburgurh, kelasnya selalu dipenuhi murid-murid dari seluruh Eropa yang ingin
mendengarkan kuliahnya yang sering disertai demonstrasi percobaan yang menarik.
Beberapa percobaan yang Black lakukan ketika mengajar masih sering dilakukan oleh guru
kimia sekolah saat ini, misalnya menambahkan karbon dioksida ke lilin yang menyala di dalam
stoples, dan mengeluarkannya melalui selang ke larutan kalsium.
Black menghabiskan banyak waktunya untuk mengamati perpindahan kalor. Karena sering
berkutat di laboratorium, ia berhasil mendapatkan penemuan yang sangat penting di tahun
1761, yaitu kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diserap oleh suatu zat, bukan untuk
menaikkan suhu zat tersebut, tetapi digunakan untuk mengubah wujudnya. Kita dapat

2. mengamati kalor laten dalam kehidupan sehari-hari, misalnya, ketika air (zat cair) yang
dipanaskan berubah menjadi uap air (zat gas).
Black juga membuktikan bahwa setiap benda menyerap kalor yang berbeda untuk
menaikkan suhunya sebanyak satu derajat. Inilah yang sebenarnya kita ukur ketika
menggunakan kalorimeter, alat yang diciptakan oleh Balck. Black jugalah orang yang
dianggap sebagai penemu gas karbon dioksida.
Joseph Black adalah guru dari James Watt, penemu mesin uap yang justru lebih terkenal
daripada Black sendiri. temuan-tenuan black terbukti bermanfaat bagi Watt untuk semakin
meningkatkan kinerja mesin uapnya.
C. Jenis Kalorimeter
1. Kalorimeter bom
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori)
yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan
makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang
tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh
api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.
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 :
qreaksi = – (qair+ qbom )
Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :
qair = 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 :
qbom = Cbom x DT
dengan :
Cbom = kapasitas kalor bom ( J / oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )

3. 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 = qv
2. Kalorimeter sederhana ( Larutan )
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.
qreaksi = – (qlarutan+ qkalorimeter )
qkalorimeter = Ckalorimeter x DT
dengan :
Ckalorimeter = 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.
qreaksi = – qlarutan
qlarutan = 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 = qp

4. Suatu benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dari fluida bila dicelupkan
kedalam fluida, maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan diserap oleh
fluida hingga tercapai keadaan seimbang (suhu benda = suhu fluida).
Fenomena diatas sesuai dengan azas black yang menyatakan bahwa jumlah kalor yang
dilepaskan oleh benda sama dengan jumlah kalor yang diserap fluida.
Jika diukur panas jenis benda padat berupa logam dengan menggunakan kalorimeter.
mula-mula benda dapat dipanaskan dalam gelas kimia sehingga diasumsikan bahwa
tempratur benda sama dengan tempratur uap . Titik didih air tergantung pada tekanan
udara dan kemudian menentukan titik didih air berdasarkan tabel yang ada.
massa jenis benda padat dapat dihitung menggunakan persamaan :
mb . Cb . ( tb-t2 ) = ( ma . Ca + H ) ( t2 – t1 )
Dimana :
 mb = massa benda
 Cb = panas jenis benda
 tb = temperatur benda mula-mula (setelah dipanaskan)
 t1 = temperatur air mula-mula
 t2 = temperatur kalorimeter saat keadaan seimbang
 ma = massa air
 H = harga air kalorimeter
Adapun untuk menentukan massa air mula-mula (Mam) dan massa air setelah
dipanaskan (Map) adalah sebagai berikut :
Mam : (Massa kalorimeter + pengaduk + air) – (massa kalorimeter + pengaduk)
Map : (Massa gelas beker + air) – (massa gelas beker)
Untuk menentukan harga air kalorimeter (H) dapat ditentukan dengan rumus sebagai
berikut
H = mb . Cb (tb – t2) = ma . Cb (t2 - tb)
(t2 – t1)
Keterangan :
 mb = massa benda (kg)
 Cb = panas jenis benda (J/kg.°K)
 tb = suhu setelah dipanaskan (°K)
 t2 = suhu saat setimbang (°K)
 ma = masa benda mula-mula (kg)
 t1 = suhu mula-mula (°K)
 H = Harga air kalorimeter
 c = 4200 J/kg.k
Didapatkan bahwa kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. oleh karena itu
pada kalor berlaku hukum setelah energi jika dua buah benda yang suhunya barlainan
hukum kekelan energi jika dua buah benda yang suhunya berlainan disentukan atau
dicampur, benda yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor dan benda yang bersuhu
rendah akan menyerap kalor. banyaknya kalor yang dilepas sama dengan banyaknya kalor
yang diserap. pernyataan ini sesuai dengan pernyataan/azas blask yang menyatakan:
Q lepas = Q terima.

5. Dimana kalor jenis merupakan perbandingan diantara kapasitas panas dengan massa
benda = c = Q/(M . ∆t)Dimana c adalah kalor jenis, Q adalah jumlah kalor, adalah massa
benda dan ∆t adalah perubahan suhu perubahan suhu ini dapat dicari dengan t2 – t1.
Dimana suhu saat setimbang kurang dengan suhu mula – mula, kalor jenis zat disebut
dengan kalorimeter.
Semakin tinggi suatu benda maka semakin rendah massa benda. kapasitas kalor juga
disebut harga air (H) atau di sebut juga harga air kalorimeter. harga air kalorimeter dapat
ditentukan dengan persamaan rumus yang di dapat melalui persamaan azas black yaitu :
Q lepas = Q trima
mb . Cb (tb – t2) = (ma . Ca + H) (t2 – t1)
ma . Ca + H = mb . Cb (tb – t2)
(t2 – t1)
H = mb . Cb (tb – t2) - ma . Cb
(t2 – t1)
H = mb . Cb (tb – t2) - ma . Cb (t2 – t1)
(t2 – t1)
D. Contoh soal :
1. Suatu kalorimeter bom berisi 250 mL air yang suhunya 25oC, kemudian dibakar 200
mg gas metana. Suhu tertinggi yang dicapai air dalam kalorimeter = 35oC. Jika
kapasitas kalor kalorimeter = 75 J / oC dan kalor jenis air = 4,2 J / g.oC, berapakah DHc
gas metana?
Jawaban :
qair = m x c x DT
= ( 250 ) x ( 4,2 ) x ( 35 – 25 )
= 10.500 J
qbom = Cbom x DT
= ( 75 ) x ( 35 – 25 )
= 750 J
qreaksi = – (qair + qbom )
qreaksi = - ( 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. 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 33,5oC. Jika kalor jenis larutan = kalor jenis
air = 4,18 J / g.K. Tentukan perubahan entalpinya!
Jawaban :
qlarutan = m x c x DT
= ( 100 ) x ( 4,18 ) x ( 33,5 – 27 )

6. = 2.717 J
Karena kalor kalorimeter diabaikan maka :
qreaksi = – qlarutan
= - 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 = qreaksi = – 54,34 kJ
E. DAFTAR PUSTAKA
http://www.wikipedia.co.id
http://www.ilmubiologi.com/macam-macam kalorimeter