kalorimeter - WordPress.com

KALORIMETER
Evrita_11042013_Teknik Elektro
1. PENGERTIAN KALOR
 Kalor adalah suatu bentuk energi yang berpindah dari
satu zat ke zat yang lain akibat perbedaan
temperatur.
 1 kalori didefinisikan sebagai jumlah energi yang
dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air
sebesar 1 derajat celcius ( atau 1 kelvin ).
 Jika menyatakan kalori dalam satuan energi lain : 1
kalori = 4,186 J
 Jika ingin mengkonversi dari satuan energi Joule ke
satuan kalori : 1 Joule = 0,24 Kalori.
2. KALOR JENIS ( KAPASITAS KALOR SPESIFIK ) ( c )
KAPASITAS KALOR ( C )


Kalor jenis c (specific heat capacity ) :
Kalor jenis berarti jumlah energi yang dibutuhkan
tiap suatu satuan massa zat agar temperaturnya
berubah. Dengan kata lain jumlah kalor Q pada
suatu benda berbeda dengan benda lainnya.
Tabel Data Kalor Jenis tiap beberapa Zat
Nama Zat
C (kal/grºC)
kJ/kg K
Air
1,000
4,180
Perak
0,056
0,232
Alkohol
0,550
2,299
Alumunium
0,217
0,907
Besi
0,113
0,472
Emas
0,031
0,129
Merkuri
0,033
0,138
Seng
0,0925
0,387
Es
0,49
2,05
Tembaga
0,093
0,386

Perlu diperhatikan bahwa c dianggap sebagai konstanta,
meskipun pada kenyataanya tidak, sebab dari hasil
pengukuran c merupakan fungsi dari temperatur ( berubah
jika temperatur berubah ). Jumlah kalor dapat dituliskan :



Karena c merupakan fungsi dari T (tekanan ).
Namun karena perubahan c sangat kecil maka
seringkali dianggap konstan :
Mengingat pada umumnya kita menggunakan
massa zat tidak persis 1 gram sehingga perlu
melibatkan faktor massa :
Sehingga C berarti mewakili seluruh massa zat
yang terlibat pada penukaran kalor.
Contoh :
1. Berapakah kalor yang diperlukan untuk menaikkan
temperature tembaga dengan massa 500 gram
sebesar 100C ?
Jawab :
 Dari tabel kita peroleh bahwa kalor jenis dari
tembaga adalah 0,093 kal/gramC. Maka :
= (500) . (0,093) . (100)
= 4650 kalori
3. JUMLAH KALOR AGAR ZAT BERUBAH FASE
Jumlah kalor yang diperlukan suatu zat agar berubah dari satu fase ke
fase lain pada tiap jenis zat adalah unik. Secara umum terdapat tiga
jenis ukuran kalor yang diperlukan agar sebuah zat berubah fase :


Kalor Lebur (Hf) :
Adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur ( dari
padat ke cair ) tiap suatu satuan massa pada temperature tetap. Untuk
air (H2O), kalor lebur pada temperatur 0˚C adalah 80 kal / g.
Kalor Uap (Hv) :
Adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk menguap ( dari
cair ke gas ) tiap suatu satuan massa pada temperature tetap. Untuk air
(H2O), kalor uap pada temperatur 100 ºC adalah 540 kal/g.



Kalor Sublim (Hs) :
Adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur (
dari padat ke uap ) tiap suatu satuan massa pada
temperature tetap.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari
satu fase ke fase lain sebanding
dengan seberapa besar massanya dan jenis dari zat tersebut
yang dicirikan oleh nilai H yang berbeda tiap zat :
Tabel 2
Kalor Lebur dan Kalor Penguapan untuk berbagai bahan
tekanan 1 atm
Zat
Kalor Lebur (kJ/kg)
Kalor Uap Hv (kJ/kg)
109
879
-
573
Tembaga
205
4726
Emas
62,8
1701
Helium
-
21
Timah
24,7
858
Merkuri
11,3
296
Oksigen
13,8
213
Air
333,5
2257
Alkohol
Karbondioksida
4. AZAZ BLACK

Apabila dua zat A dan zat B yang pada awalnya
memiliki temperature masing – masing to A dan to B
dicampurkan secara baik sehingga pertukaran kalor
terjadi secara sempurna maka akan terjadi
pertukaran kalor secara terus menerus sampai kedua
zat mencapai keseimbangan termal yang ditandai
temperature keduanya menjadi sama besar.
Hubungan ini dirumuskan :
Q searah = Q terima
QA = QB
Pada percobaan kalorimeter didapatkan data :







C calorimeter
= 0,093 kal/grºC
m air ( 100 cc )
= 100 gr
m air
= 1 kal / grºC
m bahan
= 80 gr
T air
= t calorimeter pada keadaan awal = 28ºC
T bahan keadaan awal
= 90 ºC
m Kalorimeter
= 250 gr
Dengan perubahan temperatur sbb:
No
T(C)
T ( detik )
1
30
5
2
31
10
3
32,05
15
4
32,05
20
5
32,05
25
5. KESETARAAN KALOR

Kesetaraan kalor mekanis pertama kali diukur oleh
joule dengan mengambil tenaga mekanik dari beban
yang jatuh untuk mengaduk air dalam calorimeter
sehingga menjadi panas. Cara lain adalah dengan
mengubah tenaga listrik menjadi tenaga panas
dalam suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air
yang berada di dalam kalorimeter. Tenaga listrik
yang hilang dalam kawat tahanan besarnya :
Dengan
:
V = Beda potensial antara ujung – ujung kawat ( volt )
i = Kuat arus ( ampere )
t = waktu ( second )
Tenaga listrik besarnya V.i.t adalah tenaga mekanik yang
hilang dari elketron – electron yang bergerak dari ujung
kawat potensial rendah ke ujung berpotensial tinggi. Tenaga
ini berubah menjadi panas. Jika panas keluar dari calorimeter,
maka panas yang timbul besarnya :
Dengan






ma
Ca
t1
t2
mkp
Ckp
:
= massa air ( gram )
= panas jenis air ( 1 kal/gr)
= suhu mula – mula (ºC)
= suhu akhir (ºC)
= massa calorimeter dan pengaduk ( gram )
= panas jenis calorimeter ( 0,093 kal/gr)
Besarnya angka kesetaraan kalor/ listrik ( A ) :
=
6. Laju Perpindahan Kalor ( H )



Kalor dapat berpindah dari satu zat ke zat lain
dalam tiga cara yaitu :
Radiasi adalah perpindahan kalor dari dua sistem
dalam keadaan vakum (ruang hampa udara).
Cth: Energi kalor yang menjalar dari matahari
menembus ruang hampa menuju bumi.
Konveksi adalah perpindahan kalor dari dua
sistem dengan perantaraan udara.
Cth: aliran angin karena perbedaan temperatur
antara dua daerah.

Konduksi yaitu perpindahan kalor antara dua
sistem yang bersentuhan langsung akibat
perbedaan temperatur atau dikenal dengan
“gradien temperatur” diantara keduanya.
Q
T
H
 kA
t
L

Dimana :
K = Konstanta
T = Temperatur
A = Luas Bidang
L = Lebar Bidang
T
 GradienTemperatur
L
Konduktivitas Termal ( Halliday & Resnick 1996)
Nama Zat
Kcal/detik.m.ºC
J/detik.m.ºC
Alumunium
4,9x10-2
200
Kuningan
2,6x10-2
110
Tembaga
9,2x10-2
390
Timbal
8,3x10-2
35
Perak
9,9x10-2
410
Baja
1,1x10-2
46
Udara
5,7x10-2
2,4x10-2
Hidrogen
3,3x10-2
1,4x10-1
Oksigen
5,6x10-6
2,3x10-2
Gelas
2x10-4
8x10-1
Es
4x10-4
17x10-1
Kayu
2x10-5
8x10-2