SEBUAH PERCOBAAN UNTUK MENENTUKAN KAPASITAS PANAS JENIS

     I.          TUJUAN PERCOBAAN

Adapun tujuan percobaan adalah untuk menghitung panas jenis dari sampel (logam Zn dan Al).

  II.          DASAR TEORI

Kalor adalah energy yang ditransfer karena tinggi ke benda bersuhu rendah, merupakan energy yang ditransfer dari benda yang panas ke benda yang dingin, maka kalor merupakan energy yang ditransfer dari suatu benda ke benda yang lain karena perbedaan suhu (Tipler, 1991).

Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat, maka temperature zat itu biasanya naik. Jumlah energy panas Q yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature suatu zat adalah sebanding dengan perubahan temperature dan massa zat itu (Q=C   T  = mc     T) dengan C adalah kapasitas panas zat, yang didefinisikan sebagai energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat. Panas jenis C adalah kapasitas panas persatuan massa (Tipler, 1991).

Karakteristik bahan dalam penyerapan kalor ini dinyatakan dalam besaran kalor jenis. Kalor jenis suatu bahan didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan tersebut sebesar 1 C (Astra, 2006).

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalorimeter adalah kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam bejana lain yang agak lebih besar.kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar perukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi. Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam kalorimeter, air dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalorimeter adalah asas black. Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseim- bangan yaitu suhunya sama. Pelepasan dan penyerapan kalor ini besarnya harus imbang. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi. Pada sistem tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut :

Q_lepas = Q_terima

Dengan Q = m . c . ∆t

Dimana :

Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)

m = massa suatu zat yang d iberi kalor (kg)

c = kalor jenis zat (J/kg^oC)

∆t = kenaikan/perubahan suhu zat (^oC)

C = kapasitas kalor suatu zat (J/^oC)

(Pettruci, 1987). 

Kalorimeter dikalibrasi menggunakan pemanas listrik yang diketahui jumlah energi panas dengan massa zat tertentu sehingga dapat menghitung suhu yang naik. Rumus factor kalibrasi adalah: factor kalibrasi = energi yang dilepaskan/kenaikan suhu = (V × i × t) / kenaikan suhu. Kalorimeter yang sering digunakan adalah kalorimeter sederhana dan kalorimeter bom(Syarifudin, 2010).

 Dari hukum Dulong-Petit diperoleh hubungan anatara berat atom dengan energi panas, khususnya untuk logam seperti Cu, Zn, Cd, dan Sn. Dulong dan Petit menyatakan bahwa jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 mol atom suatu unsur sebesar 1  adalah sama dengan 26,3 Joule (Staf Pengajar Kimia fisik I, 2013).

III.          Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini sebagai berikut:

A.           Alat

1.        Gelas Kimia 100 ml dan250 ml

2.        Gelas ukur

3.        Neraca Digtal

4.        Penangas Listrik

5.        Kalorimeter

6.        Termometer

7.        Lap Halus

8.        Pipet Tetes

9.        Tissue

B.            Bahan

1.        Logam Zn

2.        Logam Al

3.        Aquades

 

 IV.       Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini sebagai berikut:

1.             Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada percobaan ini.

2.             Menimbang massa kalorimeter dengan menggunakan neraca digital

3.             Menimbang massa logam zink sebanyak 10 gram dengan menggunakanneraca digital.

4.             Memasukkan 50 ml aquades ke dalam gelas kimia dan memanaskan dengan menggunakan penangas listrik hingga suhunya mencapai 100°C.

5.             Setelah mendidih, memasukkan logam  zink ke dalam gelas kimia yang berisi aquades yang telah mendidih atau telah mencapai 100°C.

6.             Mengisi kalorimeter sebanyak 50 ml aquades dengan menggunakan gelas ukur dan pipet tetes

7.             Kemudian mengukur suhu air yang berada pada kalorimeter dengan menggunakan thermometer sebagai suhu awal..

8.             Memindahkan logam zink yang dipanaskan tadi kemudian mengeringkannya dengan tissue.

9.             Setelah logam zink kering dilanjutkan dengan memasukkannya ke dalam kalorimeter yang telah berisi aquades.

10.         Kemudian mengukur suhu campuran (aquades dan Logam Zn) yang berada dalam kalorimeter dengan menggunakan thermometer.

11.         Mengukur dan mencatat massa total (kalorimeter + aquades + logam Zn).

12.         Memasukkan hasil yang diperoleh ke dalam tabel hasil pengamatan.

13.         Dengan cara yang sama, mengulai  langkah 2-12 dengan mengganti sampel yaitu logam aluminium.

 

  V.     Hasil Pengamatan

Adapun hasil pengamatan yang diperoleh pada percobaan ini sebagai berikut:

      Untuk Logam Zn

No.	Perlakuan	Hasil
1.	Massa kalorimeter	126,17 gram
2.	Massa sampel	15,11 gram
3.	Suhu awal air	32°C
4.	Suhu akhir campuran	34°C
5.	Massa total	192,36 gram
6.	Massa air	51,08 gram
7.	Perubahan suhu air	2°C
8.	Panas jenis air	1 kal/gram°C
9.	Panas jenis logam Zn	0,1024 kal/gram°C

      Untuk Logam Al

No.	Perlakuan	Hasil
1.	Massa kalorimeter	126,17 gram
2.	Massa sampel	3,21 gram
3.	Suhu awal air	32°C
4.	Suhu akhir campuran	33°C
5.	Massa total	178,02 gram
6.	Massa air	48,64 gram
7.	Perubahan suhu air	1°C
8.	Panas jenis air	1 kal/gram°C
9.	Panas jenis logam Al	0,226 kal/gram°C

VI.     Pembahasan

Kalor adalah energy yang ditransfer karena tinggi ke benda bersuhu rendah, merupakan energy yang ditransfer dari benda yang panas ke benda yang dingin, maka kalor merupakan energy yang ditransfer dari suatu benda ke benda yang lain karena perbedaan suhu (Tipler, 1991).

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalorimeter adalah kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam bejana lain yang agak lebih besar.kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar perukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi. Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam kalorimeter, air dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalorimeter adalah Asas Black. Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama (Brady, 1999).

Adapun  tujuan percobaan ini adalah menghitung spesifik dari sampel (logam Zn dan Al) (Staf  Pengajar, 2013).

Pada percobaan ini dilakukan dua kali perlakuan dengan menggunakan dua sampel yang akan digunakan, hal yang dilakukan adalah sebagai berikut;

a.              Untuk logam Zn

Pertama dilakukan adalah menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada percobaan ini kemudian menimbang kalorimeter, dan logam Zn sehingga diperoleh massa kalorimeter sebesar 126,17 gram dan massa logam Zn sebesar 15,11 gram. Dimana kalorimeter ini berfungsi   untuk mengukur perubahan kalor yang terjadi pada reaksi kimia atau mengukur jumlah kalor yang dilepaskan atau diserap system. Pada alat kalorimeter, reaksi terjadi didalam wadah terisolasi (berpenyekat) dan perubahan suhu dicatat (Syarifudin, 2010).

Kemudian memasukkan 10 ml aquades ke dalam gelas kimia dan memanaskan dengan menggunakan penangas listrik hingga bersuhu 100°C. Pemanasan ini dilakukan untuk memanaskan aquades agar aquades bersuhu 100°C. Setelah mendidih, kemudian memasukkan Logam  Zn ke dalam gelas kimia yang berisi aquades. Aquades bersifat polar dan memiliki titik didih yang tinggi sehingga dapat dengan cepat menghasilkan kalor. Oleh karena itu aquades sangat bagus digunakan untuk mengeluarkan panas dari logam tersebut (Arahim dkk, 2009).

 Setelah itu, mengisi kalorimeter sebanyak 50 ml aquades dan mengukur suhunya agar diperoleh suhu awal sehingga diperoleh sebesar 32°C. Lalumemindahkan Logam Zn yang dipanaskan tadi ke dalam kalorimeter yang berisi aquades. Dan mengukur suhu campuran (aquades dan Logam Zn) ke dalam kalorimeter dan diperoleh 34°C. Hal ini berfungsi agar diperoleh suhu akhir, perbedaan suhu awal dan suhu akhir air adalah 2°C. Hal ini menandakan bahwa suhu panas logam Zn yang dimiliki bertukar dengan suhu yang terdapat pada aquades. Jika dihubungkan dengan Asas black, asas black menyatakan energi panas yang dikeluarkan oleh suatu benda bersuhu tinggi sama dengan energi panas yang diserap oleh benda bersuhu rendah. Pernyataan diatas dapat di jadikan landasan dalam melakukan percobaan ini. Dimana pada percobaan ini air berperan sebagai penerima atau penyerap kalor dan logam Al berperan sebagai pelepas kalor. Dan jika kita hubungkan  dengan hukum Dulong-Petit maka hal ini tidak sesuai dengan hukum tersebut. Karena hukum Dulong Petit menyatakan bahwa jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu mol atom suatu unsur 1°C adalah sama dengan 26,3 joule, dan hasil yang diperoleh adalah 2°C. Setelah itu mengukur dan mencatat massa total (kalorimeter + aquades + logam Zn) (Staf Pengajar, 2013).

b.             Untuk logam Al

Pertama dilakukan adalah menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada percobaan ini kemudian menimbang kalorimeter dan logam Al sehingga diperoleh massa kalorimeter sebesar 126,17 gram dan massa logam Al sebesar 3,21 gram. Dimana kalorimeter ini berfungsi   untuk mengukur perubahan kalor yang terjadi pada reaksi kimia atau mengukur jumlah kalor yang dilepaskan atau diserap system. Pada alat kalorimeter, reaksi terjadi didalam wadah terisolasi (berpenyekat) dan perubahan suhu dicatat (Syarifudin, 2010).

Kemudian memasukkan 50 ml aquades ke dalam gelas kimia dan memanaskan dengan menggunakan penangas listrik hingga bersuhu 100°C. Pemanasan ini dilakukan untuk memanaskan aquades agar aquades bersuhu 100°C. Setelah mendidih, memasukkan Logam  Zn ke dalam gelas kimia yang berisi aquades. Aquades bersifat polar dan memiliki titik didih yang tinggi sehingga dapat dengan cepat menghasilkan kalor. Oleh karena itu aquades sangat bagus digunakan untuk mengeluarkan panas dari logam tersebut (Arahim dkk, 2009).

Mengisi kalorimeter sebanyak 50 ml aquades dan mengukur suhunya agar diperoleh suhu awal sehingga diperoleh sebesar 32°C. Lalumemindahkan Logam Zn yang dipanaskan tadi ke dalam kalorimeter yang berisi aquades. Dan mengukur suhu campuran (aquades dan Logam Zn) ke dalam kalorimeter dan diperoleh 33°C. Hal ini berfungsi agar diperoleh suhu akhir. Perbedaan suhu awal dan suhu akhir air adalah 1°C, hal ini menandakan bahwa suhu panas logam Zn yang dimiliki bertukar dengan suhu yang terdapat pada aquades. Jika dihubungkan dengan Asas black, asas black menyatakan energi panas yang dikeluarkan oleh suatu benda bersuhu tinggi sama dengan energi panas yang diserap oleh benda bersuhu rendah. Pernyataan diatas dapat di jadikan landasan dalam melakukan percobaan ini. Dimana pada percobaan ini air berperan sebagai penerima atau penyerap kalor dan logam Zn berperan sebagai pelepas kalor. Dan jika kita hubungkan  dengan hukum Dulong-Petit maka hal ini sesuai dengan hukum tersebut. Karena hukum Dulong Petit menyatakan bahwa jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu mol atom suatu unsur 1°C adalah sama dengan 26,3 joule. Setelah itu mengukur dan mencatat massa total (kalorimeter + aquades + logam Zn) (Staf Pengajar, 2013).

Dalam percobaaan ini kami menentukan kapasitas panas jenis dari logam Zn dan Al. Nilai panas jenis logam Zn yang kami peroleh yaitu 0,1024 Kal/g⁰C dan nilai panas jenis logam Al yang kami peroleh yaitu 0,226 Kal/g⁰C. Sementara nilai panas jenis logam Zn di literatur yaitu sebesar 0,0927 Kal/g⁰C dan nilai panas jenis logam Al di literatur yaitu sebesar 0,215 Kal/g⁰C. Terdapat perbedaan nilai panas jenis yang kami peroleh dari hasil percobaan dengan nilai yang ada di literatur. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, di antaranya yaitu kurangnya ketelitian pada saat pengamatan misalkan pada saat menimbang, melihat kenaikan suhu pada termometer ataupun pada saat memindahkan logam ke dalam kalorimeter agak lambat dalam memproses sehingga nilai yang diperoleh berbeda dengan literatur yang ada (Staf Pengajar,2013).

 

VII.          KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan antara lain sebagai berikut :

1.      Panas jenis merupaka kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram suatu zat sebanyak 1⁰C.

2.      Pada literature panas jenis Zn adalah sebesar 0,0927 Kal/g⁰C dan panas jenis Al adalah sebesar 0,215 Kal/g⁰C. sedangkan panas jenis yang diperoleh dari hasil percoban untuk logam Zn adalah 0,1024 cal/g⁰C dan nilai panas jenis Al yang diperoleh dari hasil percobaan adalah 0,226 Kal/g⁰C.

DAFTAR PUSTAKA

Arahim, Z dkk. 2009. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs kelas VII.Jakarta : Pusat perbukuan, Departemen Penididkan Nasional

Astra, I. dan Setiawan H. (2006). Fisika untuk SMA dan MA kelas10. Jakarta: Piranti Darama Kalokatama.

Brady, J. E. (1999). Kimia Universitas, Jilid 1, edisi kelima. Jakarta: Binarupa Aksara.

Petrucci. (1987). Kimia Dasar Prinsip Terapan Modern Jilid 2 Edisi Keempat. Erlangga. Jakarta.

Staf Pengajar Kimia Fisik. (2013). Penuntun Praktikum Kimia Fisik 1. Palu: Universitas Tadulako.

Syarifudin. (2010). Buku Pintar Kimia untuk SMA. Tangerang: Scientific Press.

Tipler, P. (1998). Fisika Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

http://trioctivan.blogspot.com/2013/12/percobaan-iii-menentukan-kapasitas.html