Contoh Soal Kalorimetri

Contoh Soal Kalorimetri - Kalorimetri adalah ilmu pengetahuan yang menjelaskan mengenai perubahan energi sebuah sistem dengan menghitung perubahan temperatur di sekelilingnya. Eksperimen kalorimetri sering digunakan untuk menentukan entalpi sebuah reaksi, fusi panas reaksi kimia, atau untuk menghitung kapasitas panas sebuah elemen yang tidak diketahui. Beberapa eksperimen dilakukan pada sebuah kalorimeter (atas).

Kalorimeter adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk menghitung penghantaran panas selama reaksi. Perangkat ini mempunyai dinding-dinding yang terisolasi. Dengan menghitung perubahan temperatur di dalam kalorimeter, Anda dapat menghitung energi yang dilepaskan selama reaksi. Misalnya, Anda memiliki beberapa liter bensin. Anda ingin membakarnya dan melihat seberapa banyak energi yang dilepaskan per liternya. Anda dapat menggunakan sebuah kalorimeter untuk melihat berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran. Dengan menggunakan informasi ini Anda dapat menghitung kepadatan energi. Kepadatan energi adalah sebuah pengukuran energi yang terdapat dalam per volume unit atau massa bahan bakar. Biasanya, dalam mata pelajaran kimia digunakan sebuah cangkir styrofoam sebagai kalorimeter. Karena cangkir styrofoam adalah isolator, ia dapat menahan panas dengan baik. Di dalam cangkir terdapat volume air yang mengalami perubahan temperatur selama reaksi. Sebuah kalorimeter harus dioperasikan pada tekanan konstan atau volume konstan. Untuk mengetahui perubahan energi selama reaksi, Anda harus mengetahui kapasitas panas kalorimeter. 

Kapasitas panas sebuah obyek (diwakili oleh huruf kapital;C) adalah sejumlah energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan temperatur keseluruhan obyek dari 1 Kelvin. Kapasitas panas spesifik, atau sering disebut panas spesifik,dilambangkan dengan huruf c kecil, di sisi lain adalah sejumlah energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan temperatur sebuah massa unit tertentu dari sebuah substansi dari 1 K.

Misalnya, panas spesifik air panas adalah 4.18 J/(g)(K) [Joule per gram Kelvin]. Untuk mencari ka[asitas panas sebuah kalorimeter, para ilmuwan menempatkan panas padanya dan mengukur bagaimana kenaikan temperaturnya. Membagi jumlah energi dengan perubahan temperatur total akan menghasilkan kapasitas panas, atau C.

Faktor yang mempengaruhi kapasitas panas spesifik atau obyek adalah:

·jumlah substansi yang terdapat di dalamnya

·junlah partikel bebas dalam substansi

·perubahan temperatur, tekanan atau volume

·adanya hidrogen yang mengandung molekul berlawanan

$$C =\frac{}{}$$ total heat input ( in Joules ) total temperature change ( in Kelvin )

Contoh, jika Anda menambahkan panas 40 joule ke sebuah kalorimeter, dan temperatur meningkat dari 273 K ke 283 K, kapasitas panas C = 40 Joules/10 K = 4 J/K

$$C=\frac{}{}$$ 40Joules 283K−273K =4Joules/Kelvin

Perubahan dalam entalpi diberikan oleh formula berikut:

(Perhatian, dalam persamaan ini massa tidak disebutkan karena C sudah meliputi keseluruhan obyek. Misalnya, saat Anda mengetahui kapasitas panas sebuah kalorimeter, Anda juga mengetahui jumlah panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan KESELURUHAN kalorimeter per satu Kelvin.)

$$Q=C\Delta T$$

ketika C digunakan untuk mengukur kapasitas panas,

ΔT melambangkan perubahan dalam temperatur

Q adalah energi dalam satuan Joule.

Formula berikut digunakan untuk mengukur pertukaran panas untuk substansi yang mempunyai massa atau panas spesifik. Huruf c kecil digunakan untuk mengukur panas spesifik.

$$Q =mc\Delta T$$

Contoh:

Seorang siswa memiliki kapasitas panas 1000 Joule/Kelvin. Ia menggunakannya untuk membakar 10 L  bahan bakar yang tak diketahui. Temperatur kalorimeter berubah dari 273 K menjadi 293 K. Hitunglah panas yang dilepaskan dalam pembakaran ini.

Penyelesaian:

$$\begin{array}{l}Q=C\Delta T\end{array}$$ ΔT=T2 −T1=293K −273K=20K Q=1000J/K⋅20K=20kJ

Untuk menghitung kepadatan energi bahan bakar bagilah jumlah panas yang dilepaskan dengan jumlah total bahan bakar yang digunakan. Pada contoh sebelumnya jika kita gunakan 10 L bahan bakar dan Q adalah 20kJ, maka kepadatan energi adalah 2kJ/L

S1

Manakah pernyataan berikut yang tepat mengenai kalorimetri?

S2

Manakah pernyataan yang tepat tentang kalorimetri? Pilihlah jawaban terbaik.

S3

Apakah perbedaan antara kapasitas panas dan panas spesifik?

S4

Seorang ilmuwan ingin mencari kapasitas panas kalorimetri. Ia membakar bahan bakar yang melepaskan energi 1000 Joule. Perubahan temperatur adalah 10 K. Berapakah kapasitas panas kalorimeternya?

S5

Seorang pelajar ingin mencari kepadatan bahan bakar yang baru ditemukannya. Ia membakar 10 mL dalam sebuah kalorimeter. Temperatur dalam kalorimeter (kapasitas panas 100 J/K) berkisar pada 245 K hingga 248 K. Berapakah kepadatan bahan bakar yang dimilikinya?

S6

Sebuah pemanas 50 watt digunakan untuk memanaskan satu kilogram air dalam sistem tertutup selama 14 menit. Perubahan temperatur adalah 10 K, dari 274 K menjadi 284 K. Hitunglah kapasitas panas air (1 Watt = 1 Joule/Second).

S7

Kapankah Q = mcΔT digunakan, dan kapan Q = CΔT digunakan?

S8

Manakah hal di bawah ini yang dapat diketahui dengan melakukan eksperimen kalorimetri?

I    Panas spesifik dari subtansi yang tidak diketahui.

II   Kapasitas panas obyek tak dikenal.

III  Entalpi sebuah reaksi.

IV  Fusi panas sebuah cairan murni.

V   Laju ekspansi benda padat sebelum meleleh.

VI  Kepadatan bahan bakar.

S9

Manakah faktor berikut yang tidak mempengaruhi panas spesifik sebuah obyek?

S10

Apakah definisi kalorimetri?

Share this post