Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.

Tipe 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 yang terjadi dalam “kalorimeter bomb” berada pada volume yang tetap karena bejana bomb tak dapat membesar atau mengecil. Berarti bila gas terbentuk pada reaksi di sini, tekanan akan membesar maka tekanan pada sistim dapat berubah. Karena pada keadaan volume yang tetap maka panas reaksi yang diukur dengan kalorimeter bomb disebut panas reaksi pada volume tetap. Kalorimeter cangkir kopi berhubungan dengan udara dan bila ada reaksi yang menghasilkan gas, gasnya dapat menguap ke udara dan tekanan pada sistim dapat tetap konstan. Maka perubahan energi diukur dengan kalorimeter cangkir kopi adalah panas reaksi pada tekanan tetap.

Pengukuran panas reaksi pada reaksi pada volume tetap dan tekanan tetap tak banyak berbeda tapi tidak sama. Karena kebanyakan reaksi yang ada kepentingannya bagi kita dilakukan dalam wadah terbuka jadi berhubungan dengan tekanan udara yang tetap dari atmosfir, maka akan dibicarakan hanya panas reaksi pada tekanan tetap, dan reaksi dan diberikan dengan simbol ΔH.

Definisinya:

ΔH = Hakhir – Hmula-mula

Walaupun ini merupakan definisi yang biasa dari ΔH, keadaan entalpi H, mula-mula dan akhir (yang sebenarnya berhubungan dengan jumlah energi yang ada pada keadaan ini) tak dapat diukur. Ini disebabkan karena jumlah energi dari sistem termasuk jumlah dari semua energi kinetik dan energi potensialnya. Jumlah energi total ini tidak dapat diketahui karena kita tidak mengetahui secara

pasti berapa kecepatan pergerakan molekul-molekul dari sistim dan juga berapa gaya tarik menarik dan tolak menolak antara molekul dalam sistim tersebut. Bagaimanapun definisi yang diberikan oleh persamaan yang diatas sangat penting karena telah menegakkan tanda aljabar ΔH untuk perubahan eksoterm dan endotermik. Perubahan eksotermik Hakhir lebih kecil dari Hmula-mula. Sehingga harga ΔH adalah negatif. Dengan analisis yang sama kita mendapatkan harga ΔH untuk perubahan endotermik harganya positif.

Gambar Kalorimeter bom

Kalorimeter makanan.

Kalorimeter makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein, atau lemak.

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat karet yang yang berlubang di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah.

Pada tutup ebonit itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.

2.Kalorimeter larutan

Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh dipasaran.

Bentuk kalorimeter

Beker aluminium dan gelas plastik jenis polistirin (busa) dapat digunakan sebagai kalorimeter sederhana dengan termometer sebagai pengaduk. Keuntungan menggunakan gelas plastik sebagai kalorimeter adalah murah harganya dan setelah dipakai dapat dibuang.

Kalorimeter yang biasa digunakan di laboratorium fisika sekolah berbentuk bejana biasanya silinder dan terbuat dari logam misalnya tembaga atau aluminium dengan ukuran 75 mm x 50 mm (garis tengah). Bejana ini dilengkapi dengan alat pengaduk dan diletakkan di dalam bejana yang lebih besar yang disebut mantel/jaket. Mantel/jaket tersebut berguna untuk mengurangi hilangnya kalor karena konveksi dan konduksi.

HEAT FLOW CALORIMETER

Berbagai perubahan fisika maupun kimia di dalam materi sering disertai dengan pelepasan atau penyerapan panas. Oleh karenanya, beberapa informasi penting berkaitan dengan perubahan materi tersebut dapat diketahui dengan mengukur besaran panas yang dihasilkan atau diserap. Heat flow calorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besaran panas tersebut. Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR), BATAN, Kawasan Puspiptek Serpong memiliki alat tersebut dan mendayagunakannya  dengan menerima sampel untuk pengukuran.

Prinsip pengukuran

Panas yang dihasilkan atau diserap dari lingkungan diukur dari perbedaan temperatur antara sel sampel dengan lingkungan yang dibuat konstant. Pengukuran ini dilakukan menggunakan termo-module dengan ketelitian yang tinggi. Prinsip kerja termomodule mirip dengan prinsip kerja thermocouple berdasarkan Efek Seebeck.

Kegunaan

Mengukur panas yang dihasilkan dari perubahan yang terjadi di dalam materi.

Kelebihan

Panas yang dihasilkan dari materi baik padat, cair mapun gas dapat diukur sampai dengan skala  mikro watt. Batas minimum pengukuran sebesar 16 mikrowatt.

Keterbatasan

Pengukuran memerlukan waktu sekurang kurangnya 3 jam. Oleh karenanya, alat ini sulit digunakan untuk pengukuran perubahan panas yang terjadi dalam waktu singkat.

Contoh pengukuran

Alat ini telah digunakan untuk pengukuran panas yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif untuk mendapatkan radioaktivitas absolut radioisotop.

Gambar. Struktur kalorimeter yang dilengkapi

dengan penyerap radiasi untuk pengukuran peluruhan radioaktif (kiri) dan sel sampel (kanan). Ukuran sampel untuk pemancar gamma maksimum panjang   55 mm dan diameter 13 mm. Jika tanpa penyerap radiasi gamma, ruang sampel berukuran panjang 60 mm, diameter 45 mm.

GAMBAR-GAMBAR DARI KALORIMETER :