Calorimetry

Calorimetry is used to determine the heat released or absorbed in a chemical reaction. The calorimeters shown here can determine the heat of a solution reaction at constant (atmospheric) pressure. The calorimeter is a double styrofoam cup fitted with a plastic top in which there is a hole for a thermometer. (It's crude, but very effective!) Key techniques for obtaining accurate results are starting with a dry calorimeter, measuring solution volumes precisely, and determining change in temperature accurately.

Kalorimetri

, Kalorimetri digunakan untuk menentukan haba yang dibebaskan atau diserap dalam tindak balas kimia. Calorimeters yang ditunjukkan di sini boleh menentukan haba tindak balas penyelesaian pada tekanan malar (atmosfera). Meter kalori cawan styrofoam dua yang dipasang dengan bahagian atas plastik di mana terdapat lubang untuk termometer. (Ia mentah, tetapi amat berkesan!) Teknik Utama untuk mendapatkan keputusan yang tepat bermula dengan kalorimeter yang kering, mengukur jumlah penyelesaian tepat, dan menentukan perubahan suhu tepat.

Menurut hukum Hess, karena entalpi adalah fungsi keadaan, perubahan entalpi dari suatu reaksi kimia adalah sama, walaupun langkah-langkah yang digunakan untuk memperoleh produk berbeda. Dengan kata lain, hanya keadaan awal dan akhir yang berpengaruh terhadap perubahan entalpi, bukan langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapainya.

Hal ini menyebabkan perubahan entalpi suatu reaksi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung. Caranya adalah dengan melakukan operasi aritmatika pada beberapa persamaan reaksi yang perubahan entalpinya diketahui. Persamaan-persamaan reaksi tersebut diatur sedemikian rupa sehingga penjumlahan semua persamaan akan menghasilkan reaksi yang kita inginkan. Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka, perubahan entalpinya juga harus dikali (dibagi). Jika persamaan itu dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula (yaitu menjadi -ΔH).

Selain itu, dengan menggunakan hukum Hess, nilai ΔH juga dapat diketahui dengan pengurangan entalpi pembentukan produk-produk dikurangi entalpi pembentukan reaktan. Secara matematis

.

Untuk reaksi-reaksi lainnya secara umum

.

Hukum Hess menyatakan bahwa perubahan entalpi keseluruhan dari suatu proses hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, dan tidak tergantung kepada rute atau langkah-langkah diantaranya. Dengan mengetahui ΔHf(perubahan entalpi pembentukan) dari reaktan dan produknya, dapat diramalkan perubahan entalpi reaksi apapun, dengan rumus

ΔH=ΔHfP-ΔH fR

Perubahan entalpi suatu reaksi juga dapat diramalkan dari perubahan entalpi pembakaranreaktan dan produk, dengan rumus

ΔH=-ΔHcP+ΔHcR

Sumber 1 : wikipedia.com

Bunyi Hukum Hess :

“Jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia tidak tergantung pada jalannya reaksi tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir.”

Hukum Hess menyatakan bahwa,“entalpi suatu reaksi tidak dipengaruhi oleh jalannya reaksi akan tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir. Jadi untuk menentukan entalpi suatu reaksi kita bisa memperolehnya dengan mengambil semua jalan yang tersedia”Artinya untuk menentukan entalpi suatu reaksi tunggal maka kita bisa mengkombinasi beberapa reaksi sebagai “jalan” untuk menentukan entalpi reaksi tunggal tersebut. Hasil akhir yang akan kita peroleh akan menunjukkan nilai yang sama.Sebagai contoh:Entalpi pembentukan NO2 dapat kita cari dari reaksi berikut:

N2(g)  + O2(g)   ->   2NO2(g)  deltaH = 68 KJ

Dengan mengetahui entalpi standart pembentukan NO2 maka kita bisa menghitung besarnya berapa nilai entalpi untuk reaksi diatas.Atau kita bisa menghitungnya dengan menggunakan kombinasi beberapa reaksi (minimal 2 reaksi dan bahkan bisa lebih) berikut:

Dengan mengethaui besarnya entalpi dari reaksi I dan II diatas maka kita bisa mencari entalpi pembentukan NO2. Tentu saja kita harus mengatur satu reaksi dengan reaksi yang lain agar nantinya jika kesemua reaksi dijumlahkan akan diperoleh reaksi yang diingkan.Lalu apa kegunaan daripada hukum Hess? Salah satu manfaat hukum Hess adalah kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi yang sangat sulit sekali diukur dilaboratorium.Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penerapan hukum hess adalah:

Kita dapat mengkombinasikan beberapa reaksi yang telah diketahui entalpinya untuk memperoleh entalpi reaksi yang kita cari.

Kebalikan dari suatu reaksi mengakibatkan perubahan tanda entalpi, artinya jika suatu reaksi berjalan secara eksoterm maka kebalikan reaksi tersebut adalah endoterm dengan tanda entalpi yang saling berlawanan.

Jika suatu reaksi dikalikan dengan suatu bilangan maka entalpi reaksi tersebut juga harus dikalikan dengan bilangan yang sama.

Energi mekanik akibat gerakan partikel materi dan dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut kalor. (Syukri S, 1999).

Besarnya kalor yang terlibat dalam reaksi kimia dapat diukur dengan alat yang disebut kalorimeter. Besarnya kalor yang diserap kalorimeter untuk menaikkan suhu satu derajat dinamakan tetapan kalorimeter atau harga air kalorimeter, dengan satuan JK-1.

Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Dengan menggunakan hukum Hess, kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar, energi ikatan dan secara eksperimen. Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter.

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 1 0C pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri (Petrucci,1987). Dalam proses ini berlaku azas Black yaitu:

q lepas = q terima

q air panas = q air dingin + q kalorimeter

m1 c (Tp – Tc) = m2 c (Tc – Td) + C(Tc – Td)

keterangan:

m1 = massa air panas m2= massa air dingin

c = kalor jenis air C = kapasitas kalorimeter

Tp = suhu air panas Tc = suhu air campuran

Td = suhu air dingin

Sedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika.

Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem

Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak

spontan

. Proses spontan yaitu reaksi

yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangakan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif

Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (?

Tetapan kalorimeter adalah banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu kalorimeter beserta isinya 10C. Pada kalibrasi panas sejumlah panas dimasukan, bisa dari kalorimeter dan menentukan perubahan suhu yang terjadi. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan memasukan sejumlah solute tertentu yang telah diketahui panas pelarutan ke dalam kalorimeter yang telah diisi solvent lalu perubahan suhu yang terjadi dicatat berdasarkan Asas Black.m. ∆H = C. ∆T

TETAPAN KALORIMETER

Kalori didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air satu skala derajat Celcius atau Kelvin. Untuk mengukur kalor maka dipergunakan sebuah alat yang disebut kalorimeter, yang terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan batang pengaduk dan termometer. Pada bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Penggunaan kalorimetri yaitu mengetahui kapasitas panas suatu zat, kalor yang dilepas maupun yang diterima, maka untuk mengetahui suatu panas baiknya menggunakan kalorimeter ini. Kalorimeter banyak berbagai jenisnya bergantung dengan keadaan bahan dan kebutuhan pengguna kalorimeternya.

Setiap manusia merasakan panas atau kalor yang dipancarkan oleh bahan – bahan yang dapat menghasilkan panas. Contoh yang paling umum adalah kalor yang dipancarkan matahari ke tubuh kita. Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan tetapi dapat diperoleh dengan cara mengolah energi. Contohnya usaha atau kerja dapat menghasilkan energi.

1.2.1 Kalor

Kalor adalah jumlah energi yang dipindahkan dari satu benda atau tubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka. Kalor (Q) dinyatakan dalam satuan energi dalam Joule (J) menurut satuan SI. Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kal) yaitu satu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 K atau 10C pada suhu kamar (293 K). perhatikan bahwa 1 kal = 4,2 J. Apabila istilah kalori ditulis dengan huruf besar, yang dimaksud adalah kilokalori. Jadi, perusahaan makanan dan ahli gizi rumah sakit memakai 5 kalori yang arti sebenarnya adalah 5 kilokalori (5 kkal) atau 5000 kalori.

Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1 K atau 10C. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui dari sembarang suhu awal (Ti) sampai sembarang suhu akhir (Tf) dapat ditentukan melalui pemahaman persamaan kalor :

Q (kalor) = m . C . ΔT

m adalah massa benda, c adalah kapasitas kalor spesifik dari zat tertentu, dan ΔT adalah perubahan suhu.

Kapasitas kalor spesifik dari suatu zat adalah kapasitas kalor per satuan massa (yakni, jumlah kalor yang harus ditambahkan pada 1 gram zat itu untuk menaikkan temperatur sebesar 1 K atau 10C). Kalor spesifik adalah jumlah kalor dalam kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 10C. Penting untuk mengetahui nilai kalor spesifik dari air dan es (berturut – turut 1,0 dan 0,5 kal/gr 0C).

(Bresnick, Stephen, 2002).

Panas juga merupakan salah satu bentuk energi, dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan oleh kerja. Sebagaimana, tarikan gravitasi, potensial listrik, panas juga mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, kecuali jika kerja dilakukan terhadap sistem.

Tanda yang digunakan disini yaitu Q (panas) adalah positif jika panas diabsorbsi oleh sistem dari sekelilingnya, dan negatif jika panas dilepaskan dari sistem ke sekelilingnya. Kesamaan lainnya dengan kerja panas yang diserap atau dilepaskan juga tergantung pada jalannya sistem.

Kapasitas panas molar adalah kapasitas panas dari 1 mol zat, dan panas spesifik adalah kapasitas panas per gram zat,

C = n  = w c’

Dimana n merupakan jumlah mol, w merupakan berat zat,  adalah kapasitas panas molar dan c’ adalah kapasitas panas spesifik. Q adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur zat sebesar ΔT derajat. Panas dapat diserap pada volume konstan ataupun pada tekanan konstan. Kedua kapasitas panas dapat didefinisikan sebagai

Dimana Cp dan Cv adalah kapasitas panas pada tekanan konstan dan volume konstan. (Dogra, S.K. dan Dogra, S, 1990).

1.2.2 Kalorimetri

Alat yang penting untuk mengukur ΔV adalah kalorimeter dan adiabatik. Perubahan temperatur ΔT dari kalorimeter yang dihasilkan dari reaksi sebanding dengan energi yang dibebaskan atau diserap sebagai kalor. Oleh karena itu, dengan mengukur ΔT dapat ditentukan Qv sehingga dapat diketahui ΔV. Konversi dari ΔT menjadi qvtidak bisa lepas dari kapasitas kalor C dari kalorimeter. C adalah koefisien perbandingan antara energi yang diberikan sebagai kalor dari kenaikan temperatur yang disebabkannya.

q = C x ΔT

Untuk mengukur C dialirkan arus listrik melalui pemanas dalam kalorimeter dan ditentukan kerja listrik yang dilakukan padanya.

KALORIMETRI

Kalorimetri adalah ilmu dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan calorimeter. Kata kalorimetri berasal dari bahasa Latin yaitu calor, yang berarti panas.

Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry) menghitung panas pada makhluk hidup yang memproduksi karbondioksida dan buangan nitrogen (ammonia, untuk organisme perairan, urea, untuk organisme darat) atau konsumsi oksigen. Lavosier (1780) mengatakan bahwa produksi panas dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen dengan menggunakan regresi acak. Hal itu membenarkan teori energi dinamik. Pengeluaran panas oleh makhluk hidup juga dapat dihitung oleh perhitungan kalorimetri langsung (direct calorymetry), dimana makhluk hidup ditempatkan didalam kalorimeter untuk dilakukan pengukuran

Jika benda atau system diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan. Jika energi masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur perubahan suhu tersebut, bersamaan dengan kapasitas panasnya, untuk menghitung perpindahan panas.

Kalorimetri adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama proses kimia. Kalorimeter adalah alat untuk mengukur panas dari reaksi yang dikeluarkan. Berikut adalah gambar calorimeter yang kompleks dan yang sederhana. Kalorimetri adalah pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh, jika energi dari reaksi kimia eksotermal diserap

air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah panas yang ditambahkan. Kalorimeter digunakan untuk menghitung energi dari makanan dengan membakar makanan dalam atmosfer dan mengukur jumlah energi yang meningkat dalam suhu kalorimeter.

Bahan yang masuk kedalam kalorimetri digambarkan sebagai volume air, sumber panas yang dicirikan sebagai massa air dan wadah atau kalorimeter dengan massanya dan panas spesifik. Keseimbangan panas diasumsikan setelah percobaan perubahan suhu digunakan untuk menghitung energi tercapai.

What is the heat capacity of the calorimeter?

Answer:

qsystem = -qsurroundings = -(qwater + qcalorimeter)

Find the heat lost for the system:

qsystem = mcΔT = (72.0 g)(4.184J/g °C)(44.1 – 82.9°C) = -11700 J

Find the heat gained for the water in the calorimeter:

qwater = 78.1 g(4.184J/g °C)(44.1 – 22.0 °C) = 7220 J

Solve for the heat capacity of the calorimeter:

qsystem = -(qwater + qcalorimeter)

-11700 J = -(7220J + CΔT)

C = (11700J – 7220J) ÷ (44.1 – 22.0) = 2.0 x 102 J/°C (two significant figures by the subtraction rule on the numerator)

Save this Value. We will need to know the heat capacity of the calorimeter in the next couple of calculations.

 

Specific Heat Capacity of an Unknown Solid

If we use this calorimeter (or another with a known heat capacity) we can find the specific heat capacity of a solid. The experimental procedure would be similar to the previous example. The calorimeter and water are the surroundings. We heat a solid to a known temperature (using a boiling water bath, for example). Then we add the hot solid to the calorimeter.

4Concept Check: A weighed amount of metal is heated in a water bath, quickly dried, then added to a "coffee cup" calorimeter (the same one used in the previous experiment). The lid was replaced and the water stirred. The highest temperature was noted. The following data was recorded:

What is the heat capacity of the calorimeter?

Answer:

qsystem = -qsurroundings = -(qwater + qcalorimeter)

Find the heat lost for the system:

qsystem = mcΔT = (72.0 g)(4.184J/g °C)(44.1 – 82.9°C) = -11700 J

Find the heat gained for the water in the calorimeter:

qwater = 78.1 g(4.184J/g °C)(44.1 – 22.0 °C) = 7220 J

Solve for the heat capacity of the calorimeter:

qsystem = -(qwater + qcalorimeter)

-11700 J = -(7220J + CΔT)

C = (11700J – 7220J) ÷ (44.1 – 22.0) = 2.0 x 102 J/°C (two significant figures by the subtraction rule on the numerator)

Save this Value. We will need to know the heat capacity of the calorimeter in the next couple of calculations.

 

Specific Heat Capacity of an Unknown Solid

If we use this calorimeter (or another with a known heat capacity) we can find the specific heat capacity of a solid. The experimental procedure would be similar to the previous example. The calorimeter and water are the surroundings. We heat a solid to a known temperature (using a boiling water bath, for example). Then we add the hot solid to the calorimeter.

4Concept Check: A weighed amount of metal is heated in a water bath, quickly dried, then added to a "coffee cup" calorimeter (the same one used in the previous experiment). The lid was replaced and the water stirred. The highest temperature was noted. The following data was recorded:

Apakah muatan haba meter kalori?

jawapan:

qsystem =-qsurroundings = - (qwater + qcalorimeter)

Cari haba yang hilang bagi sistem:

qsystem = mcΔT = (72.0 g) (4.184J / g ° C) (44.1 - 82,9 ° C) = -11700 J

Cari haba yang diperolehi untuk air di dalam meter kalori:

qwater = 78,1 g (4.184J / g ° C) (44.1 - 22,0 ° C) = 7220 J

Menyelesaikan bagi muatan haba meter kalori:

qsystem = - (qwater + qcalorimeter)

-11700 J = - (7220J + CΔT)

C = (11700J - 7220J) ÷ (44.1 - 22.0) = 2.0 x 102 J / ° C (dua angka bererti oleh pemerintahan penolakan pada pengangka)

Simpan Nilai ini. Kita perlu tahu muatan haba meter kalori dalam beberapa pengiraan seterusnya. Haba Keupayaan khusus Pepejal Tidak Diketahui

Jika kita menggunakan ini kalorimeter (atau lain dengan muatan haba yang dikenali), kita boleh mencari muatan haba tentu pepejal. Prosedur eksperimen akan menjadi serupa dengan contoh sebelumnya. Kalorimeter dan air persekitaran. Kita memanaskan pepejal pada suhu yang diketahui (menggunakan mandi air panas yang menggelegak, sebagai contoh). Maka kita tambah pepejal panas meter kalori.

4concept Semak: Jumlah yang ditimbang logam dipanaskan di dalam mandi air cepat kering, kemudian ditambah kalorimeter "cawan kopi" (yang sama digunakan dalam eksperimen sebelumnya). Tudung telah digantikan dan air dikacau. Suhu tertinggi telah dicatat. Data berikut telah dicatat:

Lesson

Calorimetry is the measurement of heat changes. It is carried out using devices called calorimeters. There are two basic types of calorimeter: constant pressure (or simple calorimeter or coffee-cup calorimeter) and constant volume or bomb calorimeter. This lesson introduces you to the simple or constant pressure calorimeter.

Calorimetry is based on the idea that energy lost by a system equals the energy gained by the surroundings and vice versa; in other words, it is based on the first law of thermodynamics.

In simple calorimetry, you assume that the calorimeter is the surroundings, therefore:

The simple calorimeter consists of an insulated container, a thermometer, and a known amount of water (see Figure 17.1 on p.861 of MHR).

It is used to measure heat changes associated with heating, cooling, phase changes, solution formation, and chemical reactions that occur in aqueous solution.

For the purposes of this course, you will assume that when an energy change occurs in a simple calorimeter, the calorimeter water

absorbs or releases all of the energy associated with the change. In other words, the calorimeter (specifically the calorimeter water) takes on the role of the surroundings. Nonetheless, there will be cases where the heat capacity of the entire calorimeter is known.

Sample exercises involving both of these scenarios are provided below.

Sample Exercise 1

A simple calorimeter contains 150.0 g of water. A 5.20 g piece of aluminum alloy at 525°C is dropped into the calorimeter causing the temperature of the calorimeter water to increase from 19.30°C to 22.68°C. Calculate the specific heat capacity of the alloy.

Answer

Plan a strategy

1. Calculate the heat change for the calorimeter water. 2. Apply the first law of thermodynamics.

3. Calculate the specific heat capacity of the alloy.

4. Communicate the answer.

Step 1: Find qcalorimeter

Step 2: Apply the first law of thermodynamics.

Step 3: Calculate the specific heat capacity of the alloy.

Note that the alloy sample will lose heat to the calorimeter water until a thermal equilibrium occurs. Therefore the final temperature of the alloy sample is equal to the final temperature of the calorimeter water.

Step 4: Communicate the answer.

The specific heat capacity of the aluminum alloy is 0.812 J/g°C.

The temperature change of the calorimeter water is used to determine the amount of energy lost by the system. It is important to note that even though some amount of heat is absorbed by the thermometer and the cups, in this example you assume that only the calorimeter water absorbs energy.

The error associated with the assumption above is called systematic error. To reduce the effect of systematic error, a simple calorimeter can be calibrated so that its heat capacity is known.

Sample Exercise 2

A simple calorimeter with a heat capacity of 1.05 kJ/°C undergoes a decrease of 1.56°C when a very cold piece of iron is added to it. Calculate the heat change of the iron.

Answer

Plan a strategy

1. Calculate the heat change for the calorimeter using . 2. Apply the first law of thermodynamics.

3. Communicate the answer.

Step 1: Find qcalorimeter

Step 2: Apply first law of thermodynamics.

Step 3: Communicate the answer.

The piece of iron gained 1.64 kJ of heat from the calorimeter.

Sample Exercise 3

The temperature in a simple calorimeter with a heat capacity of 1.05 kJ/°C changes from 25.0°C to 23.94°C when a very cold 12.8 g piece of copper was added to it. Calculate the initial temperature of the piece of copper.

Answer

Plan a strategy

1. Calculate the heat change for the calorimeter using . 2. Apply the first law of thermodynamics.

3. Rearrange the heat change formula to solve for Δt.<

4. Solve for ti.<

5. Communicate the answer.

Step 1: Find qcalorimeter.

Step 2: Apply the first law of thermodynamics.

Step 3: Rearrange the heat change formula to solve for Δt.<

In order to get the units to cancel out properly, it will be necessary to convert kJ to J.<

Step 4: Solve for initial temperature using .

Step 5: Communicate the answer.

The initial temperature of the copper metal was -201.91°C.

Activity

Textbook Readings

MHR

pages 661-664: The Technology of Heat Measurement

Textbook Practice Items

MHR

pages 664-665: items 1, 2, 3, and 4

More Practice Items

1. A very cold piece of silver with a mass of 78.41 g is added to a simple calorimeter that contains 150.0 g of water. The temperature of the calorimeter water changes from 19.73°C to 16.11°C. (The specific heat capacity of silver is 0.24 J/g°C.)  

a. Calculate the heat change for the piece of silver.

b. How cold was the piece of silver?

2. A new ceramic material underwent for use as an insulator. Part of the analysis involved determining its specific heat capacity. A 20.00 g sample was heated to 200.00°C and added to a simple calorimeter with a heat capacity of 1.46

kJ/°C. The temperature in the calorimeter changed from 24.87°C to 27.15°C. Calculate the specific heat of the ceramic material.

3. A new composite material used in airplane construction was being analyzed in order to prepare a detail list of its physical properties. Describe the procedure you would use to determine its specific heat capacity.

https://www.cdli.ca/courses/chem3202/unit03_org01_ilo03/b_activity.html

Calculating Heat

We observe the flow of thermal energy as a temperature change. The heat capacity, C, of an object is the amount of heat, q, required to raise the temperature of that object by one degree Kelvin. The heat that flows into or out of an object is calculated using the formula:

q = CΔT

where q is the heat in joules, C is the heat capacity of the object in joules/K, and ΔT is the temperature change (ΔT = Tfinal – Tinitial). There are two components to the heat capacity: the size of the object and how well it transfers thermal energy. Some objects, such as metals, transfer heat very effectively. Other objects, such as wood, do not transfer heat very well at all. We can observe this phenomenon in the kitchen. Chefs use wooden spoons when cooking for two reasons: they are less likely to scratch up the sauce pan, and the handle of a wooden spoon doesn’t get hot like the handle of a metal spoon. The specific heat capacity, c, (sometimes called specific heat with a lower case 's' as the variable instead of lower case 'c'), is the amount of heat required to raise the temperature of one gram of a substance by one degree Kelvin. For pure substances or simple mixtures the specific heat capacity (little c) is a constant, but the heat capacity (big C) is unique for every object.

mengira Haba

Kita memerhatikan aliran tenaga terma sebagai perubahan suhu. Muatan haba, C objek ialah jumlah haba, q, diperlukan untuk menaikkan suhu objek itu oleh satu Kelvin. Haba yang mengalir ke dalam atau keluar sesuatu objek dikira menggunakan formula:

q = CΔT

di mana q ialah haba dalam Joule, C ialah muatan haba objek dalam Joule / K, dan ΔT ialah perubahan suhu (ΔT = Tfinal - Tinitial). Terdapat dua komponen kepada muatan haba: saiz objek itu dan ia memindahkan tenaga haba. Sesetengah objek, seperti logam, memindahkan haba dengan amat berkesan. Objek lain, seperti kayu, tidak memindahkan haba dengan baik pada semua. Kita dapat memerhatikan fenomena ini di dapur. Chef menggunakan sudu kayu apabila memasak kerana dua sebab: mereka kurang cenderung untuk menggaru kuali sos, dan pemegang senduk kayu tidak panas seperti tangkai sudu logam. Muatan haba tentu, c, (kadang-kadang dipanggil haba tentu dengan kes yang lebih rendah 's' sebagai pembolehubah dan bukannya huruf 'c'), adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram bahan sebanyak satu darjah Kelvin. Bagi bahan tulen atau campuran mudah muatan haba tentu (sedikit c) adalah malar, tetapi muatan haba (besar C) adalah unik untuk tiap-tiap objek.

Sign Convention

Before we worry about actual experimental results and sample calculations, we need to digress a moment and think about heat loss and gain. In thermodynamics, we use an algebraic sign to signify direction: energy flow out of the system has a negative algebraic sign--energy flow into the system has a positive algebraic sign.

menandatangani Konvensyen

Sebelum kita bimbang tentang keputusan sebenar eksperimen dan pengiraan sampel, kita perlu untuk menyimpang seketika dan berfikir tentang kehilangan haba dan keuntungan. Dalam termodinamik, kita menggunakan tanda algebra untuk menandakan arah: tenaga aliran daripada sistem mempunyai tanda algebra negatif aliran tenaga ke dalam sistem mempunyai tanda algebra yang positif.

Calorimetry

Calorimetry is the study of the heat flow that accompanies physical and/or chemical changes. The apparatus used to measure heat is a calorimeter. The fundamental parts of a calorimeter are: a thermometer to measure temperature change, a medium to transfer the

heat into (or out of), and a way of insulating the system and its immediate surroundings from the rest of the universe so that we can slow the thermal equilibrium process down enough to measure temperature changes. The point to measuring heat is to find the internal energy changes (and other thermodynamic properties) for physical and chemical processes. These properties, called thermodynamic state functions, can be related to each other and to the heat as long as we keep either the volume or the pressure of the system constant. There are two basic types of calorimeters: constant volume calorimeters and constant pressure calorimeters.

Constant Pressure Calorimeter

The typical freshman chemistry lab experiments in calorimetry use a constant pressure calorimeter made from Styrofoam© cups. The system is open to the air, and the pressure is kept constant at atmospheric pressure. A thermometer is used to measure the temperature change. Water in the coffee cups (or an aqueous solution) is the medium into (or out of) which the heat is transferred. The water and the system are insulated from the rest of the room by air trapped in the Styrofoam© and an air space between cups. Some sort of lid keeps the heat from leaking too quickly out of the top of the calorimeter. The lid never insulated too well, though, because it has holes to accommodate the thermometer and a stirrer to mix the water as it heats up (or cools down).

Kalorimetri

Kalorimetri adalah merupakan kajian aliran haba yang mengiringi perubahan fizikal dan / atau bahan kimia. Radas yang digunakan untuk mengukur haba adalah kalorimeter. Bahagian-bahagian asas kalorimeter 1: termometer untuk mengukur perubahan suhu, medium untuk memindahkan haba ke dalam (atau keluar dari), dan cara melindungi sistem dan persekitaran terdekat dari seluruh alam semesta supaya kita boleh memperlahankan proses keseimbangan terma turun cukup untuk mengukur perubahan suhu. Titik untuk mengukur haba adalah untuk mencari perubahan tenaga dalaman (dan sifat termodinamik yang lain) untuk proses fizikal dan kimia. Ciri-ciri ini, yang dipanggil fungsi keadaan termodinamik, boleh dikaitkan antara satu sama lain dan haba selagi kita terus sama ada isi padu atau tekanan pemalar sistem. Terdapat dua jenis asas calorimeters: calorimeters isipadu malar dan calorimeters tekanan malar.

 Tekanan Kalorimeter Malar

Eksperimen makmal kimia bayat tipikal dalam kalorimeter menggunakan kalorimeter tekanan malar yang dibuat daripada ©

cawan Styrofoam. Sistem terbuka kepada udara, dan tekanan malar pada tekanan atmosfera. Termometer digunakan untuk mengukur perubahan suhu. Air di dalam cawan kopi (atau larutan akueus) adalah sederhana ke dalam (atau keluar dari) untuk mendapatkan haba yang dipindahkan. Air dan sistem terlindung daripada bilik lain melalui udara yang terperangkap dalam © Styrofoam dan ruang udara antara cawan. Beberapa jenis tudung menyimpan haba dari bocor terlalu cepat daripada bahagian atas meter kalori. Tudung tidak pernah terlindung terlalu baik, walaupun, kerana ia mempunyai lubang untuk menampung termometer dan pengacau mencampurkan air kerana ia panas (atau menyejuk).

Heat Capacity of a Constant Pressure Calorimeter

In a typical experiment to find the heat capacity of a calorimeter, a hot object with known thermal properties is added to cold water inside a calorimeter. The hot object acts as the system. The cold water and calorimeter are the surroundings. The heat lost by the system equals the heat gained by the surroundings, so we can calculate the heat capacity of the calorimeter. Often, water is used as the system because it is safe and easy to handle and it has a known specific heat capacity, 4.184 J/g °C. This can be confusing to students, though, because water is also used inside the “coffee cup” calorimeter as the thermal medium.

Suppose we add roughly 75 mL of hot water (80 °C) to roughly 75 mL of cold water (20 °C) in our calorimeter. The hot water (which is our system) would transfer thermal energy to the cold water (the surroundings) as they reach thermal equilibrium. The heat lost by the hot water should equal the heat gained by the cold water. Because the specific heat capacity of hot water is the same as the specific heat capacity of cold water and because we used equal masses, the temperature changes for the hot and cold water should be equal. If the calorimeter was a perfect insulator, we would end up with 150 mL of warm water (50 °C). Well, nothing is a perfect insulator, and freshman chemistry lab equipment is less perfect than most. A typical experiment like this will result in 150 mL of tepid water (40 °C). Where did the extra heat go? Some of it leaked out into the lab, but the missing heat also warmed up the thermometer, the stirrer, the air inside the calorimeter, and the Styrofoam© of which the calorimeter is made. As long as we don’t make any drastic mistakes (like poking a hole in the cup or losing the lid) the thermal properties of the calorimeter should be fairly constant–at least for one lab period. In order to use the calorimeter to measure heat for unknown systems, we must first perform a series of measurements to find the heat capacity of the calorimeter. From that point on, the heat lost by the system will equal (except for the sign) the heat gained by the calorimeter and the water inside.

If the system loses thermal energy, the surroundings gain thermal energy. The thermometer is always in the surroundings. If the temperature of the thermometer goes up, the system lost heat, and the sign of q for the system is negative.

Haba Keupayaan Kalorimeter Tekanan Malar

Dalam eksperimen yang biasa untuk menentukan muatan haba kalorimeter 1, objek panas dengan sifat-sifat terma yang dikenali dimasukkan ke dalam air sejuk di dalam kalorimeter. Objek panas bertindak sebagai sistem. Air sejuk dan kalorimeter persekitaran. Haba yang hilang oleh sistem yang sama dengan haba yang oleh persekitaran, jadi kita boleh hitung muatan haba meter kalori. Selalunya, air digunakan sebagai sistem kerana ia adalah selamat dan mudah untuk mengendalikan dan mempunyai muatan haba tertentu yang diketahui, 4,184 J / g ° C. Ini boleh mengelirukan kepada pelajar, walaupun, kerana air juga digunakan di dalam "cawan kopi" kalorimeter sebagai medium haba.

Andaikan kita menambah kira-kira 75 mL air panas (80 ° C) untuk kira-kira 75 mL air sejuk (20 ° C) dalam kalorimeter kami. Air panas (yang merupakan sistem kami) akan memindahkan tenaga haba kepada air sejuk (persekitaran) sebagai mereka mencapai keseimbangan terma. Haba yang hilang oleh air panas harus sama dengan haba yang diperolehi oleh air sejuk. Kerana muatan haba tentu air panas adalah sama seperti muatan haba tentu air sejuk dan kerana kita menggunakan jisim yang sama, perubahan suhu air panas dan sejuk hendaklah sama. Jika meter kalori adalah penebat yang sempurna, kita akan berakhir dengan 150 mL air suam (50 ° C). Dengan baik, tiada apa yang penebat yang sempurna, dan peralatan makmal kimia bayat adalah kurang sempurna daripada kebanyakan. Eksperimen tipikal seperti ini akan mengakibatkan dalam 150 mL air suam (40 ° C). Di manakah haba tambahan pergi? Beberapa bocor keluar ke dalam makmal, tetapi haba hilang juga memanaskan badan termometer, pengacau, udara di dalam meter kalori, dan Styrofoam © yang kalorimeter dibuat. Seperti yang lama kerana kami tidak membuat apa-apa kesilapan yang drastik (seperti poking lubang pada cawan atau kehilangan tudung) sifat haba meter kalori yang agak tetap sekurang-kurangnya untuk satu tempoh makmal. Untuk menggunakan meter kalori untuk mengukur haba untuk sistem yang tidak diketahui, kita mesti terlebih dahulu melakukan siri ukuran untuk menentukan muatan haba meter kalori. Dari detik itu, pada, haba yang hilang oleh sistem akan sama (kecuali untuk tanda) haba yang diperolehi oleh meter kalori dan air di dalam.

Jika sistem kehilangan tenaga termal, persekitaran mendapatkan tenaga haba. Termometer sentiasa di sekitarnya. Jika suhu termometer naik, sistem kehilangan haba, dan tanda q bagi sistem itu adalah negatif.

Penentuan Perubahan Entalpi dan Hukum Hess

Posted by fahmi fauzi on Minggu, Juli 26, 2009

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI

Untuk menentukan perubahan entalpi pada suatu reaksi kimia biasanya digunakan alat seperti kalorimeter, termometer dan sebagainya yang mungkin lebih sensitif.

Perhitungan : H reaksi = Hfo produk - Hf

o reaktan

HUKUM HESS

"Jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia tidak tergantung pada jalannya reaksi tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir."

Contoh:

C(s) + O2(g) CO2(g) ; H = x kJ 1 tahap

C(s) + 1/2 02(g) CO(g) ; H = y kJ 2 tahap

CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) ; H = z kJ

------------------------------------------------------------ +

C(s) + O2(g) CO2(g) ; H = y + z kJ

Menurut Hukum Hess : x = y + z

Termokimia dan Hukum Hess

Maret 31st, 2011 miftahus sholeh

Termokimia dan Hukum HessI.Tujuan

Mengukur kalor reaksi dengan alat sederhanaMengumpulkan dan menganalisis data termokimiaMenerapkan hokum hess

II.Landasan TeoriTermodinamika adalah suatu cabang ilmu yang mempelajari perubahan energi secara kimia atau fisis (keenan,C.W.Kleinfelter.1980 : 182).Dalam percobaan ini,kita akan menyelidiki perubahan energi dalam bentuk kalor yang mengiringi suatu reaksi kimia (termokimia).Dalam pembahasan tentang termokimia kita mengenal adanya sisitem dan lingkungan yang mana sistem adalah suatu yang menjadi pusat perhatian dan memiliki suatu aturan tertentu dan batas yang jelas (Michael Purba.1990 : 90-93).Sedangkan lingkungan adalah segala yang berada di luar sistem.Batas sistem yaitu sesuatu yang membatasi sistem dengan lingkungan,ada beberapa macam batas sistem yaitu :a) Batas sistem terisolasi yaitu materi dan energi tidak bisa melewat batas sistem.b) Batas sistem tertutup yaitu dimana hanya materi saja yang dapat melewati batassistem.Batas sistem terbuka yakni materi dan energi dapat melewati batas sistem.Dalam percobaan ini kita akan menyelidiki perubahan energi dalam bentuk kalor yang mengiringi suatu reaksi kimia (termokimia) (Relph,H : 193).Keadaan sistem dapat dipengaruhi oleh :

a) Temperature (T)b) Tekanan (P) c) Volume (V) d) Massa (m)e) KonsentrasiBentuk energi yang melewati sistem adalah :Q (+) sistem menerima kalor (Q)Q (-) sistem melepas kalor (Q)Menurut hokum termokimia perubahan energi yang menyertai perubahan wujuddinyatakan dengan rumus :∆E =Q– WDengan : Q = kalor yang diserap oleh sistemW = kerja yang dilakukan oleh sistemKebanyakan reaksi kimia berlangsung pada tekanan tetap.Kerja dirumuskandengan persamaan :W = P.∆ VDengan P = tekanan gas,dan∆ V = perubahan volume untuk setiap sistem gas.Olehkarenanya pada tekanan tetap :∆E = Q – P. ∆VBila∆ V = 0 maka∆ E = Q kuantitas kalor yang diserap pada tekanan tetap disebutentalpi (∆ H).Untuk reaksi kimia,∆ H adalah factor kalor reaksi.∆H suatu reaksi kimia dapat diterapkan dengan mengukur perubahan suhu yangmengiringi reaksi sejumlah regen tertentu.lalu dikoreksi dengan kalor yang diserap olehcalorimeter (tetapan kalorimeter).Konversi mengenai tanda adalah sebagai berikut.Untuk reaksi eksotermik,kaor diberikan oleh sistem reaksi ke sekelilingnya,tanda Q = negative.Untuk reaksi endotermik,Qtks positif.Sama halnya untuk reaksi eksotermik,∆ H negative dan untuk reaksi endotermik∆ Htks positif.Perhatikan bahwa dalam percobaan ini yang diukur diserap oleh sekelilingyaitu air dan calorimeter sehingga tanda harus diubah sebelum mencari Htks.Istilah eksotermik dan endodermik dikaitkan dengan aliran kalor dari sistem reaksi sehingga Qtks = Qsekeliling