KALORIMETER: SEJARAH, BAGIAN, JENIS DAN KARAKTERISTIKNYA - KIMIA - 2025

The kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu dari kuantitas zat (biasanya air) panas spesifik diketahui. Perubahan suhu ini disebabkan panas yang diserap atau dilepaskan dalam proses yang sedang dipelajari; kimia jika itu adalah reaksi, atau fisik jika terdiri dari fase atau perubahan keadaan.

Di laboratorium, kalorimeter paling sederhana yang dapat ditemukan adalah gelas kopi. Ini digunakan untuk mengukur panas yang diserap atau dilepaskan dalam reaksi pada tekanan konstan, dalam larutan air. Reaksi dipilih untuk menghindari intervensi reagen atau produk gas.

Sumber: Oleh Ichwarsnur, dari Wikimedia Commons Dalam reaksi eksotermik, jumlah panas yang dilepaskan dapat dihitung dari kenaikan suhu kalorimeter dan larutan encer:

Jumlah kalor yang dilepaskan dalam reaksi = jumlah kalor yang diserap kalorimeter + kalor yang diserap oleh larutan

Besarnya kalor yang diserap kalorimeter disebut kapasitas kalor kalorimeter. Ini ditentukan dengan memasukkan sejumlah panas yang diketahui ke kalorimeter dengan massa air tertentu. Kemudian, kenaikan suhu kalorimeter dan larutan yang dikandungnya diukur.

Dengan data ini, dan penggunaan kalor jenis air (4,18 J / g.ºC), kapasitas kalori kalorimeter dapat dihitung. Kapasitas ini disebut juga dengan konstanta kalorimeter.

Sebaliknya, panas yang diperoleh larutan berair sama dengan m · ce · Δt. Dalam rumus m = massa air, ce = kalor jenis air dan Δt = variasi suhu. Mengetahui semua ini, seseorang kemudian dapat menghitung jumlah panas yang dilepaskan oleh reaksi eksotermik.

Sejarah kalorimeter

Pada 1780, AL Lavoisier, seorang ahli kimia Prancis, yang dianggap sebagai salah satu bapak kimia, menggunakan marmot untuk mengukur produksi panas dengan respirasi.

Bagaimana? Menggunakan perangkat yang mirip dengan kalorimeter. Panas yang dihasilkan marmot dibuktikan dengan mencairnya salju yang mengelilingi peralatan.

Para peneliti A.L Lavoisier (1743-1794) dan PS Laplace (1749-1827) merancang kalorimeter yang digunakan untuk mengukur panas jenis suatu benda dengan metode pencairan es.

Kalorimeter terdiri dari cangkir timah pernis silinder, didukung oleh tripod dan diakhiri secara internal dengan corong. Di dalamnya, kaca lain ditempatkan, mirip dengan yang sebelumnya, dengan tabung yang melewati ruang luar dan dilengkapi dengan kunci. Di dalam gelas kedua ada rak.

Makhluk atau benda yang panas spesifiknya akan ditentukan ditempatkan di kisi ini. Es ditempatkan di dalam gelas konsentris, seperti di dalam keranjang.

Panas yang dihasilkan tubuh diserap oleh es, menyebabkannya mencair. Dan produk air cair dari pencairan es dikumpulkan, membuka kunci kaca internal.

Dan akhirnya, dengan air yang berat, massa es yang mencair diketahui.

Bagian

Kalorimeter yang paling banyak digunakan di laboratorium pengajaran kimia adalah yang disebut kalorimeter cangkir kopi. Kalorimeter ini terdiri dari gelas kimia, atau sebagai gantinya, wadah dari bahan anime yang memiliki sifat isolasi tertentu. Di dalam wadah ini larutan berair ditempatkan dengan tubuh yang akan menghasilkan atau menyerap panas.

Sebuah tutup yang terbuat dari bahan isolasi dengan dua lubang dipasang di bagian atas wadah. Di satu termometer dimasukkan untuk mengukur perubahan suhu, dan di yang lain pengaduk, sebaiknya terbuat dari bahan kaca, yang memenuhi fungsi memindahkan kandungan larutan berair.

Gambar menunjukkan bagian-bagian kalorimeter bom; Namun, dapat dilihat bahwa ia memiliki termometer dan pengaduk, elemen umum dalam beberapa kalorimeter.

Jenis dan karakteristiknya

Secangkir kopi

Ini adalah salah satu yang digunakan dalam penentuan panas yang dilepaskan oleh reaksi eksotermik, dan panas yang diserap dalam reaksi endotermik.

Selanjutnya, dapat digunakan untuk menentukan kalor jenis benda; yaitu, jumlah panas yang dibutuhkan satu gram zat untuk diserap untuk menaikkan suhunya sebesar satu derajat Celcius. .

Bom kalorimetrik

Ini adalah perangkat di mana jumlah panas yang dilepaskan atau diserap dalam reaksi yang terjadi pada volume konstan diukur.

Reaksi berlangsung dalam wadah baja yang kuat (pompa), yang direndam dalam air bervolume besar. Ini membuat suhu air berubah kecil. Oleh karena itu, diasumsikan bahwa perubahan yang terkait dengan reaksi diukur pada volume dan suhu yang konstan.

Ini menunjukkan bahwa tidak ada pekerjaan yang dilakukan ketika reaksi dilakukan dalam bomb calorimeter.

Reaksi dimulai dengan menyuplai listrik melalui kabel yang terhubung ke pompa.

Kalorimeter adiabatik

Ini ditandai dengan memiliki struktur isolasi yang disebut pelindung. Perisai terletak di sekitar sel tempat terjadi perubahan panas dan suhu. Demikian juga, ia terhubung ke sistem elektronik yang menjaga suhunya sangat dekat dengan suhu sel, sehingga menghindari perpindahan panas.

Dalam kalorimeter adiabatik, perbedaan suhu antara kalorimeter dan lingkungannya diminimalkan; serta meminimalkan koefisien perpindahan panas dan waktu pertukaran panas.

Bagian-bagiannya terdiri dari:

- Sel (atau wadah), diintegrasikan ke dalam sistem isolasi yang dengannya ia mencoba untuk menghindari kehilangan panas.

-Termometer, untuk mengukur perubahan suhu.

-Pemanas, terhubung ke sumber tegangan listrik yang dapat dikontrol.

-Dan perisai, sudah disebutkan.

Dalam jenis kalorimeter ini, properti seperti entropi, suhu Debye, dan kerapatan elektron dapat ditentukan.

Kalorimeter isoperibol

Ini adalah perangkat di mana sel reaksi dan pompa dibenamkan dalam struktur yang disebut jaket. Dalam hal ini, yang disebut jaket terdiri dari air, dijaga pada suhu konstan.

Suhu sel dan pompa naik saat panas dilepaskan selama proses pembakaran; Tetapi suhu jaket air dipertahankan pada suhu tetap.

Mikroprosesor mengontrol suhu sel dan selubung, membuat koreksi yang diperlukan untuk panas bocor yang dihasilkan dari perbedaan antara dua suhu.

Koreksi ini diterapkan terus menerus, dan dengan koreksi akhir, berdasarkan pengukuran sebelum dan sesudah pengujian.

Kalorimeter aliran

Dikembangkan oleh Caliendar, ia memiliki perangkat untuk memindahkan gas dalam wadah dengan kecepatan konstan. Dengan menambahkan panas, peningkatan suhu dalam fluida diukur.

Kalorimeter aliran dicirikan oleh:

- Pengukuran yang tepat dari kecepatan aliran konstan.

- Pengukuran yang akurat dari jumlah panas yang dimasukkan ke fluida melalui pemanas.

- Pengukuran yang akurat dari kenaikan suhu dalam gas yang disebabkan oleh masukan energi

- Desain untuk mengukur kapasitas gas di bawah tekanan.

Kalorimeter untuk kalorimetri pemindaian diferensial

Hal ini ditandai dengan adanya dua wadah: dalam satu wadah sampel yang akan dipelajari ditempatkan, sedangkan wadah lainnya dibiarkan kosong atau digunakan bahan acuan.

Kedua bejana dipanaskan dengan laju energi yang konstan, melalui dua pemanas independen. Ketika dua bejana mulai memanas, komputer akan memplot perbedaan fluks panas pemanas terhadap suhu, sehingga menentukan fluks panas.

Selanjutnya, variasi suhu sebagai fungsi waktu dapat ditentukan; dan terakhir, kapasitas kalori.

Aplikasi

Dalam fisikaokimia

-Kalorimeter dasar, jenis cangkir kopi, memungkinkan untuk mengukur jumlah panas yang dikeluarkan atau diserap tubuh. Di dalamnya Anda dapat menentukan apakah suatu reaksi eksotermik atau endotermik. Selanjutnya kalor jenis suatu benda dapat ditentukan.

-Dengan kalorimeter adiabatik, dimungkinkan untuk menentukan entropi suatu proses kimia dan massa jenis elektronik suatu keadaan.

Dalam sistem biologis

-Mikrokalorimeter digunakan untuk mempelajari sistem biologis yang mencakup interaksi antar molekul, serta perubahan konformasi molekul yang terjadi; misalnya, dalam pengungkapan sebuah molekul. Saluran ini mencakup pemindaian diferensial dan titrasi isotermal.

-Kalorimeter digunakan dalam pengembangan obat molekul kecil, bioterapi, dan vaksin.

Kalorimeter pompa oksigen dan daya kalor

Dalam kalorimeter bom oksigen, terjadi pembakaran banyak zat, dan nilai kalorinya dapat ditentukan. Di antara zat yang dipelajari melalui penggunaan kalorimeter ini adalah: batubara dan kokas; minyak nabati, berat dan ringan; bensin dan semua bahan bakar motor.

Serta jenis bahan bakar untuk pesawat jet; limbah bahan bakar dan pembuangan limbah; produk makanan dan suplemen untuk nutrisi manusia; tanaman pakan ternak dan suplemen untuk pakan ternak; Bahan bangunan; bahan bakar roket dan propelan.

Demikian juga, kekuatan kalori telah ditentukan oleh kalorimetri dalam studi termodinamika bahan yang mudah terbakar; dalam studi tentang keseimbangan energi dalam ekologi; dalam bahan peledak dan bubuk termal dan dalam pengajaran metode termodinamika dasar.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. González J., Cortés L. & Sánchez A. (nd). Kalorimetri adiabatik dan aplikasinya. Diperoleh dari: cenam.mx
3. Wikipedia. (2018). Kalorimeter. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Juni 2018). Definisi Kalorimeter dalam Kimia. Diperoleh dari: thinkco.com
5. Gillespie, Claire. (11 April 2018). Bagaimana Cara Kerja Kalorimeter? Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com