REAKSI KIMIA
. Dasar Teori
Reaksi kimia merupakan reaksi senyawa dalam larutan (air). Perubahan yang terjadi adalah bukti terjadinya reaksi kimia. Dalam ilmu kimia, reaksi merupakan salah satu cara untuk mengetahui sifat-sifat kimia dari suatu atau berbagai zat. Perubahan dalam reaksi kimia dapat berupa perubahan warna, timbulnya panas, timbulnya gas, terjadinya endapan dan sebagainya. Reaksi kimia secara umum dibagi 2, yaitu reaksi asam-basa dan reaksi redoks. Pada reaksi redoks terjadi perubahan biloks (bilangan oksidasi), sedangkan pada reaksi asam-basa tidak ada perubahan biloks. Keduanya ini terdapat ke dalam 4 tipe reaksi, yaitu :
1. Reaksi Sintetis
Reaksi dimana dua atau lebih zat tunggal dalam suatu reaksi kimia (kombinasi, komposisi).
• Unsur + Unsur Senyawa, misal : Fe + S FeS
• Senyawa + Senyawa Senyawa yang lebih kompleks, misal: O
2. Reaksi Dekomposisi
Reaksi yang menghasilkan dua atau lebih zat yang terbentuk dari suatu zat tunggal.
Senyawa Dua atau lebih zat yang lebih sederhana,
misal:
3. Reaksi Penggantian Tunggal
Reaksi dimana suatru unsur menggantikan unsure lainnya. Misal :
4. Reaksi Penggantian Ganda
Reaksi dimana ion-ion positif dari dua senyawa saling dipertukarkan. Misal :
Cara teringkas untuk memberikan suatu reaksi kimia adalah dengan menulis suatu persamaan kimia berimbang yang merupakan pernyataan kualitatif maupun kuantitatif mengenai pereaksi yang terlibat. Tiap zat diwakili oleh rumus molekulnya. Menyatakan banyaknya atom-atom dari tiap macam dalam suatu satuan zat itu. Rumus molekulnya merupakan kelipatan bilangan bulat rumus emperis zat itu yang menyatakan
Jumlah minimal yang mungkin dalam perbandingan yang benar atom-atom dari tiap macamnya. Tiga kelas umum reaksi yang dijumpai dengan melaus dalam kimia ialah reaksi kombinasi langsung, reaksi penukargantian sederhana dan reaksi penukargantian rangkap.
Hubungan kuantitatif antara pereaksi dan hasil reaksi dalam suatu persamaan kimia berimbang memberikan dasar stoikiometri. Perhitungan stoikiomentri mengharuskan penggunaan bobot atom unsur dan bobot molekul senyawa. Banyaknya suatu hasil reaksi tertentu yang menurut perhitungan akan diperoleh dalam suatu reaksi kimia rendemen teoritis untuk suatu reaksi kimia. Penting untuk mengetahui mana yang merupakan pereaksi pembatas yakni pereaksi yang secara teoritis dapat bereaksi sampai habis, sedangkan pereaksi-pereaksi lain berlebih.
(Keenan, 1984)
Jika terjadi reaksi kimia, dapat diamati tiga macam perubahan :
a. Perubahan Sifat
b. Perubahan Susunan
c. Perubahan Energi
Semua perubahan kimia tentu induk pada hukum pelestarian hukum energi dan hukum pelestarian energi massa. Susunan senyawa kimia tertentu oleh hukum susunan pasti dan hukum perbandingan berada.
Azas fundamental yang mendasari semua perubahan kimia merupakan daerah kimia teoritis, korelasi antara konsep unsur dan senyawa dengan keempat hukum tersebut diatas diperoleh dalam Teori Asam Dalton, teori modern pertama mengenai atom dan molekul sebagai partikel fundamental dari zat-zat yang tumbuh dari teori ini antara lain adalah skala, bobot atom relatif unsur-unsur dilarutkan menurut bertambahnya bobot atom, munculnya unsur-unsur secara teratur dengan sifat-sifat tertentu mendorong meddeleu menyusun tabel berkala dari unsur-unsur dan meramalkan adanya beberapa unsur yang belum diketahui. Bayaknya dan dari situ proporsi relatif sebagai atom dalam satuan terkecil senyawa diberikan oleh rumus senyawa, dalam mana digunakan lambang unsur kimia itu.
(Keenan, 1984)
Teori Asam-Basa
1. ARRHENIUS
Menurut teori Arrhenius, zat yang dalam air menghasilkan ion H + disebut asam dan basa adalah zat yang dalam air terionisasi menghasilkan ion OH - .
HCl H + + Cl -
NaOH Na + + OH -
Meskipun teori Arrhenius benar, pengajuan desertasinya mengalami hambatan berat karena profesornya tidak tertarik padanya. Desertasinya dimulai tahun 1880, diajukan pada 1883, meskipun diluluskan teorinya tidak benar. Setelah mendapat bantuan dari Van’ Hoff dan Ostwald pada tahun 1887 diterbitkan karangannya mengenai asam basa. Akhirnya dunia mengakui teori Arrhenius pada tahun 1903 dengan hadiah nobel untuk ilmu pengetahuan.
Sampai sekarang teori Arrhenius masih tetap berguna meskipun hal tersebut merupakan model paling sederhana. Asam dikatakan kuat atau lemah berdasarkan daya hantar listrik molar. Larutan dapat menghantarkan arus listrik kalau mengandung ion, jadi semakin banyak asam yang terionisasi berarti makin kuat asamnya. Asam kuat berupa elektrolit kuat dan asam lemah merupakan elektrolit lemah. Teori Arrhenius memang perlu perbaikan sebab dalam lenyataan pada zaman modern diperlukan penjelasanyang lebih bisa diterima secara logik dan berlaku secara umum. Sifat larutan amoniak diterangkan oleh teori Arrhenius sebagai berikut:
NH 4 OH NH 4 + + OH -
Jadi menurut Svante August Arrhenius (1884) asam adalah spesi yang mengandung H + dan basa adalah spesi yang mengandung OH -, dengan asumsi bahwa pelarut tidak berpengaruh terhadap sifat asam dan basa.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa:
Asam ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan ion H+ . Basa ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan ion OH - .
Contoh:
1) HCl(aq) H + (aq) + Cl - (aq)
2) NaOH(aq) Na + (aq) + OH - (aq)
2. BRONSTED-LOWRY
Asam ialah proton donor, sedangkan basa adalah proton akseptor. Teori asam basa dari Arrhenius ternyata tidak dapat berlaku untuk semua pelarut, karena khusus untuk pelarut air. Begitu juga tidak sesuai dengan reaksi penggaraman karena tidak semua garam bersifat netral, tetapi ada juga yang bersifat asam dan ada yang bersifat basa.
Konsep asam basa yang lebih umum diajukan oleh Johannes Bronsted, basa adalah zat yang dapat menerima proton. Ionisasi asam klorida dalam air ditinjau sebagai perpindahan proton dari asam ke basa.
HCl + H2O H3O + + Cl -
Demikian pula reaksi antara asam klorida dengan amoniak, melibatkan perpindahan proton dari HCl ke NH 3 .
HCl + NH3 ⇄ NH4 + + Cl -
Ionisasi asam lemah dapat digambarkan dengan cara yang sama.
HOAc + H2O ⇄ H3O + + OAc -
Pada tahun 1923 seorang ahli kimia Inggris bernama T.M. Lowry juga mengajukan hal yang sama dengan Bronsted sehingga teori asam basanya disebut Bronsted-Lowry. Perlu diperhatikan disini bahwa H + dari asam bergabung dengan molekul air membentuk ion poliatomik H 3 O + disebut ion Hidronium.
Reaksi umum yang terjadi bila asam dilarutkan ke dalam air adalah:
HA + H2O ⇄ H3O + + A -
asam basa asam konjugasi basa konjugasi
Penyajian ini menampilkan hebatnya peranan molekul air yang polar dalam menarik proton dari asam.
Perhatikanlah bahwa asam konjugasi terbentuk kalau proton masih tinggal setelah asam kehilangan satu proton. Keduanya merupakan pasangan asam basa konjugasi yang terdi dari dua zat yang berhubungan satu sama lain karena pemberian proton atau penerimaan proton. Namun demikian disosiasi asam basa masih digunakan secara Arrhenius, tetapi arti yang sebenarnya harus kita fahami.
Johannes N. Bronsted dan Thomas M. Lowry membuktikan bahwa tidak semua asam mengandung ion H + dan tidak semua basa mengandung ion OH - .
Bronsted – Lowry mengemukakan teori bahwa asam adalah spesi yang memberi H + ( donor proton ) dan basa adalah spesi yang menerima H + (akseptor proton). Jika suatu asam memberi sebuah H + kepada molekul basa, maka sisanya akan menjadi basa konjugasi dari asam semula. Begitu juga bila basa menerima H + maka sisanya adalah asam konjugasi dari basa semula.
Teori Bronsted – Lowry jelas menunjukkan adanya ion Hidronium (H3O+) secara nyata.
Contoh:
HF + H2O ⇄ H3O+ + F–
Asam basa asam konjugasi basa konjugasi
HF merupakan pasangan dari F - dan H 2 O merupakan pasangan dari H3O + .
Air mempunyai sifat ampiprotik karena dapat sebagai basa dan dapat sebagai asam.
HCl + H2O H3O+ + Cl-
Asam Basa
NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH -
Basa Asam
Manfaat dari teori asam basa menurut Bronsted – Lowry adalah sebagai berikut:
1) Aplikasinya tidak terbatas pada pelarut air, melainkan untuk semua pelarut yang mengandunh atom Hidrogen dan bahkan tanpa pelarut.
2) Asam dan basa tidak hanya berwujud molekul, tetapi juga dapat berupa anion dan kation.
Contoh lain:
1) HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac-(aq) asam-1 basa-2 asam-2 basa-1 HAc dengan Ac - merupakan pasangan asam-basa konyugasi. H3O+ dengan H2O merupakan pasangan asam-basa konyugasi.
2) H2O(l) + NH3(aq) NH4+(aq) + OH-(aq) asam-1 basa-2 asam-2 basa-1 H2O dengan OH- merupakan pasangan asam-basa konyugasi.
NH4+ dengan NH3 merupakan pasangan asam-basa konyugasi.
Pada contoh di atas terlihat bahwa air dapat bersifat sebagai asam (proton donor) dan sebagai basa (proton akseptor). Zat atau ion atau spesi seperti ini bersifat ampiprotik (amfoter).
Penulisan Asam Basa Bronsted Lowry
3. G. N. Lewis
Selain dua teori mengenai asam basa seperti telah diterangkan diatas, masih ada teori yang umum, yaitu teori asam basa yang diajukan oleh Gilbert Newton Lewis ( 1875-1946 ) pada awal tahun 1920. Lewis lebih menekankan pada perpindahan elektron bukan pada perpindahan proton, sehingga ia mendefinisikan : asam penerima pasangan elektron dan basa adalah donor pasangan elekton. Nampak disini bahwa asam Bronsted merupakan asam Lewis dan begitu juga basanya. Perhatikan reaksi berikut:
Reaksi antara proton dengan molekul amoniak secara Bronsted dapat diganti dengan cara Lewis. Untuk reaksi-reaksi lainpun dapat diganti dengan reaksi Lewis, misalnya reaksi antara proton dan ion Hidroksida:
Ternyata teori Lewis dapat lebih luas meliput reaksi-reaksi yang tidak ternasuk asam basa Bronsted-Lowry, termasuk kimia Organik misalnya:
CH3+ + C6H6 ⇄ C6H6 + CH3+
Asam ialah akseptor pasangan elektron, sedangkan basa adalah Donor pasangan electron
DAFTAR PUSTAKA
Keenan, A. Hadyana Pudjaatmaja, PH. CL, 1992. Kimia Untuk Universitas, Jilid 1. Bandung: Erlangga.
Petrucci, H. Ralph, Suminar,1989,Kimia Dasar,Edisi Ke-4 Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Brady, James E. 1998. Kimia Universitas Asas & Struktur Edisi Kelimi Jilid 1. Jakarta: Binarupa Aksara
Sabtu, 08 November 2014
laporan TERMOKIMIA
teori termokimia
1.1 Latar belakang
Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari kalor dalam suatu reaksi kimia. Kalor pada suatu reaksi kimia dalam sistem terbagi atas dua, yaitu kalor yang dapat dilepaskan (eksoterm) dan kalor reaksi yang dapat diserap (endoterm). Jumlah perubahan kalor reaksi sebagai hasil kimia dapat diukur dengan alat yang bernama kalorimeter dimana yang diukur pada alat ini adalah temperaturnya. Prinsip kerja kalorimeter adalah dengan cara mengisolasi kalor dalam sistem agar kalor nya tidak berpindah ke lingkungan (kalornya tetap terjaga).
Aplikasi dari termokimia adalah penggunaan termos air panas, dimana termos air panas selalu menjaga kalor/panas dari sistem agar perpindahan kalor/panas dari sistem ke lingkungan menjadi lambat dan air yang didalam termos menjadi tetap panas.
1.2 Prinsip percobaan
Penentuan tetapan kalorimeter dapat dilakukan dengan mencampurkan air panas dan air dingin lalu mengukur suhunya dengan waktu tertentu. Penentuan kalor reaksi Zn dengan CuSO4 dapat ditentukan dengan mengukur suhu awal CuSO4 lalu mencampurkan Zn ke CuSO4 atau kalorimeter. Suhunya diukur pada selang waktu tertentu. Penentuan kalor pelarutan etanol dan air dilakukan dengan mengukur suhu awal air dan etanol lalu mencampurkannya kedalam kalorimeter. Suhu pencampuran diukur selama beberapa menit dengan selang waktu tertentu. Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH dengan cara mengukur suhu HCl dan NaOH, setelah suhu antara HCl dan NaOH sama, dimasukkan kedalam kalorimeter dan ukur suhu campurannya selama beberapa menit dengan selang waktu tertentu. Reaksi yang terjadi pada percobaan ini adalah :
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
HCl +_ NaOH → NaCl + H2O
1.3 Tujuan percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuki mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi kimia.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
4.1.1 Termokimia dan Kalor reaksi
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa. Perubahan energi dapat terjadi dalam suatu sistem maupun lingkungan. Sistem dapat berupa gas, uap air dan uap dalam kontak dengan cairan. Secara umum sistem dibagi 3 macam yaitu ( Atkins,1990 ; Brady,1999 ) :
1. Sistem terbuka merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran energi dan materi ke lingkungan. Contohnya suatu zat dalam gelas kimia.
2. Sistem tertutup merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran energi tanpa pertukaran materi ke lingkungan. Contohnya sejumlah gas dalam silinder yang dilengkapi penghisap.
3. Sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak ada pertukaran energi maupun materi ke lingkungan.
Kalor adalah perpindahan energi termal. Kalor mengalir dari satu bagian ke bagian lain atau dari satu sistem ke sistem lain, karena adanya perbedaan temperatur. Besarnya kalor reaksi bergantung pada ( Alberty dan Daniels, 1992 ) :
1. Jumlah zat yang bereaksi
2. Keadaan fisika
3. Temperatur
4. Tekanan
5. Jenis reaksi (Ptetap atau Vtetap)
Kalor reaksi kalor adalah kalor yang menyertai suatu reaksi dengan koefisien yang paling sederhana. Contoh ( Oxtoby dkk, 2001 ) :
3 H2(g) + N2(g) → 2 NH3(g) ∆H = -92 KJ
Ditinjau dari jenis reaksi, terdapat beberapa jenis reaksi yaitu kalor pembentukan, kalor penguraian, kalor penetralan, kalor reaksi dan kalor pelarutan ( Basri,2002).
4.1.2 Hukum Hess
Menurut hukum Hess, panas yang timbul atau diserap pada suatu reaksi (panas sekali) tidak bergantung pada cara bagaimana reaksi tersebut berlangsung, hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir (Oxtoby dkk, 2001)
Termokimia merupakan salah satu kajian khusus dari Termodinamika, yaitu kajian mendalam mengenai hubungan antara kalor dengan bentuk energi lainnya. Dalam termodinamika, kita mempelajarikeadaan sistem, yaitu sifat makroskopis yang dimiliki materi, seperti energi, temperatur, tekanan, dan volume. Keempat sifat tersebut merupakan fungsi keadaan, yaitu sifat materi yang hanya bergantung pada keadaan sistem, tidak memperhitungkan bagaimana cara mencapai keadaan tersebut. Artinya, pada saat keadaan sistem mengalami perubahan, besarnya perubahan hanya bergantung pada kondisi awal dan akhir sistem, tidak bergantung pada cara mencapai keadaan tersebut.
Hukum Termodinamika I disusun berdasarkan konsep hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Dalam kajian Hukum Termodinamika I, kita akan mempelajari hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU).
Perubahan energi dalam (ΔU) dapat dinyatakan dalam persamaan ΔU = Uf – Ui, dimana Uf adalah energi dalam setelah mengalami suatu proses dan Ui adalah energi dalam sebelum mengalami suatu proses. Perubahan energi dalam (ΔU) merupakan fungsi keadaan. Energi dalam (U) akan bertambah jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan menerima usaha (kerja) dari lingkungan. Sebaliknya, energi dalam (U) akan berkurang jika sistem melepaskan kalor ke lingkungan dan melakukan kerja (usaha) terhadap lingkungan. Dengan demikian, hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU) dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut:
ΔU = Q + W
Perubahan energi dalam (ΔU) adalah penjumlahan dari perpindahan kalor (Q) yang terjadi antar sistem-lingkungan dan kerja (W) yang dilakukan oleh-diberikan kepada sistem.
Semua reaksi kimia dapat menyerap maupun melepaskan energi dalam bentuk panas (kalor). Kalor adalah perpindahan energi termal antara dua materi yang memiliki perbedaan temperatur. Kalor selalu mengalir dari benda panas menuju benda dingin. Termokimia adalah kajian tentang perpindahan kalor yang terjadi dalam reaksi kimia (kalor yang menyertai suatu reaksi kimia).
Aliran kalor yang terjadi dalam reaksi kimia dapat dijelaskan melalui konsep sistem-lingkungan. Sistem adalah bagian spesifik (khusus) yang sedang dipelajari oleh kimiawan. Reaksi kimia yang sedang diujicobakan (reagen-reagen yang sedang dicampurkan) dalam tabung reaksi merupakan sistem. Sementara, lingkungan adalah area di luar sistem, area yang mengelilingi sistem. Dalam hal ini, tabung reaksi, tempat berlangsungnya reaksi kimia, merupakan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka, mengizinkan perpindahan massa dan energi dalam bentuk kalor dengan lingkungannya. Sistem tertutup, hanya mengizinkan perpindahan kalor denganlingkungannya, tetapi tidak untuk massa. Sedangkan sistem terisolasi tidak mengizinkan perpindahan massa maupun kalor dengan lingkungannya.
Pembakaran gas hidrogen dengan gas oksigen adalah salah satu contoh reaksi kimia dapat menghasilkan kalor dalam jumlah besar. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2 H2(g) + O2(g) –> 2 H2O(l) + energi
Dalam reaksi ini, baik produk maupun reaktan merupakan sistem, sedangkan sekeliling reaksi kimia merupakan lingkungan. Oleh karena energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, hilangnya sejumlah energi pada sistem akan ditampung pada lingkungan. Dengan demikian, kalor yang dihasilkan dari reaksi pembakaran ini sesungguhnya merupakan hasil perpindahan kalor dari sistem menujulingkungan. Ini adalah contoh reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang melepaskan kalor, reaksi yang memindahkan kalor ke lingkungan.
Penguraian (dekomposisi) senyawa raksa (II) oksida hanya dapat terjadi pada temperatur tinggi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
energi + 2 HgO(s) –> 2 Hg(l) + O2(g)
Reaksi ini adalah salah satu contoh dari reaksi endoterm, yaitu reaksi yang menyerap (membutuhkan) kalor, reaksi yang memindahkan kalor dari lingkungan ke sistem.
Reaksi eksoterm merupakan reaksi yang memancarkan (melepaskan) kalor saat reaktan berubah menjadi produk. Reaktan memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dibandingkan produk, sehingga energi dibebaskan pada perubahan reaktan menjadi produk. Sebaliknya, pada reaksi endoterm terjadi hal yang berlawanan. Pada reaksi endoterm, terjadi penyerapan kalor pada perubahan dari reaktan menjadi produk. Dengan demikian, reaktan memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan produk.
Satuan ΔH adalah joule per mol atau kilojoule per mol. Hubungan kalor reaksi (Q), jumlah mol zat yang bereaksi (n), dan entalpi reaksi (ΔH) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:
ΔH = Q / n
Selain menggunakan metode kalorimeter, entalpi reaksi dapat pula ditentukan melalui beberapa metode lainnya. Salah satu metode yang sering digunakan para kimiawan untuk mempelajari entalpi suatu reaksi kimia adalah melalui kombinasi data-data ΔH°f. Keadaan standar (subskrip °) menunjukkan bahwa pengukuran entalpi dilakukan pada keadaan standar, yaitu pada tekanan 1 atm dan suhu 25°C. Sesuai kesepakatan, ΔH°f unsur bebas bernilai 0, sedangkan ΔH°f senyawa tidak sama dengan nol (ΔH°f unsur maupun senyawa dapat dilihat pada Tabel Termokimia). Kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi kimia apabila ΔH°f unsur maupun senyawa yang terlibat dalam reaksi tersebut diberikan. Sebagai contoh, berikut ini diberikan suatu reaksi hipotetis:
a A + b B —————> c C + d D
Reaksi kimia pada dasarnya merupakan peristiwa pemutusan-penggabungan ikatan. Saat reaksi kimia berlangsung, reaktan akan mengalami pemutusan ikatan, menghasilkan atom-atom yang akan bergabung kembali membentuk produk dengan sejumlah ikatan baru. Dengan mengetahui nilai entalpi masing-masing ikatan, kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi kimia. Oleh karena pemutusan ikatan kimia selalu membutuhkan sejumlah kalor dan sebaliknya pembentukan ikatan kimia baru selalu disertai dengan pelepasan kalor, maka selisihnya dapat berupa pelepasan (eksoterm) maupun penyerapan (endoterm) kalor.
Jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih tinggi dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan ikatan, maka reaksi tersebut membutuhkan kalor (endoterm) Jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih rendah dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan ikatan, maka reaksi tersebut melepaskan kalor (eksoterm).
DAFTAR PUSTAKA
Alberty, R.A dan Daniel, F . 1992 . “ Kimia Fisika “ . Jilid I . Edisi 5 . Penerjemah : Sudja . Erlangga . Jakarta
Atkins, P.W . 1990 . “ Kimia Fisika “ . Jilid I . Edisi 6 . Penerjemah : Kartohadiprojo . Erlangga . Jakarta
Basri, S . 2002 . “ Kamus Lengkap Kimia “ . Rineka Cipta . Jakarta
Brady, J.C . 1999 . “Kimia Universitas : Asas dan Struktur“ . Jilid I . Edisi 5 . Penerjemah : Sukmanah, Ramiarti, Anas dan Sally . Binarupa Aksara . Jakarta
Oxtoby, D.W, Gills, H.P dan Nachtrieb, N.H . 2001 .” Prinsip-prinsip Kimia Modern “ . Jilid II . Edisi 6 . Penerjemah : Suminar . Erlangga . Jakarta
1.1 Latar belakang
Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari kalor dalam suatu reaksi kimia. Kalor pada suatu reaksi kimia dalam sistem terbagi atas dua, yaitu kalor yang dapat dilepaskan (eksoterm) dan kalor reaksi yang dapat diserap (endoterm). Jumlah perubahan kalor reaksi sebagai hasil kimia dapat diukur dengan alat yang bernama kalorimeter dimana yang diukur pada alat ini adalah temperaturnya. Prinsip kerja kalorimeter adalah dengan cara mengisolasi kalor dalam sistem agar kalor nya tidak berpindah ke lingkungan (kalornya tetap terjaga).
Aplikasi dari termokimia adalah penggunaan termos air panas, dimana termos air panas selalu menjaga kalor/panas dari sistem agar perpindahan kalor/panas dari sistem ke lingkungan menjadi lambat dan air yang didalam termos menjadi tetap panas.
1.2 Prinsip percobaan
Penentuan tetapan kalorimeter dapat dilakukan dengan mencampurkan air panas dan air dingin lalu mengukur suhunya dengan waktu tertentu. Penentuan kalor reaksi Zn dengan CuSO4 dapat ditentukan dengan mengukur suhu awal CuSO4 lalu mencampurkan Zn ke CuSO4 atau kalorimeter. Suhunya diukur pada selang waktu tertentu. Penentuan kalor pelarutan etanol dan air dilakukan dengan mengukur suhu awal air dan etanol lalu mencampurkannya kedalam kalorimeter. Suhu pencampuran diukur selama beberapa menit dengan selang waktu tertentu. Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH dengan cara mengukur suhu HCl dan NaOH, setelah suhu antara HCl dan NaOH sama, dimasukkan kedalam kalorimeter dan ukur suhu campurannya selama beberapa menit dengan selang waktu tertentu. Reaksi yang terjadi pada percobaan ini adalah :
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
HCl +_ NaOH → NaCl + H2O
1.3 Tujuan percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuki mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi kimia.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
4.1.1 Termokimia dan Kalor reaksi
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa. Perubahan energi dapat terjadi dalam suatu sistem maupun lingkungan. Sistem dapat berupa gas, uap air dan uap dalam kontak dengan cairan. Secara umum sistem dibagi 3 macam yaitu ( Atkins,1990 ; Brady,1999 ) :
1. Sistem terbuka merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran energi dan materi ke lingkungan. Contohnya suatu zat dalam gelas kimia.
2. Sistem tertutup merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran energi tanpa pertukaran materi ke lingkungan. Contohnya sejumlah gas dalam silinder yang dilengkapi penghisap.
3. Sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak ada pertukaran energi maupun materi ke lingkungan.
Kalor adalah perpindahan energi termal. Kalor mengalir dari satu bagian ke bagian lain atau dari satu sistem ke sistem lain, karena adanya perbedaan temperatur. Besarnya kalor reaksi bergantung pada ( Alberty dan Daniels, 1992 ) :
1. Jumlah zat yang bereaksi
2. Keadaan fisika
3. Temperatur
4. Tekanan
5. Jenis reaksi (Ptetap atau Vtetap)
Kalor reaksi kalor adalah kalor yang menyertai suatu reaksi dengan koefisien yang paling sederhana. Contoh ( Oxtoby dkk, 2001 ) :
3 H2(g) + N2(g) → 2 NH3(g) ∆H = -92 KJ
Ditinjau dari jenis reaksi, terdapat beberapa jenis reaksi yaitu kalor pembentukan, kalor penguraian, kalor penetralan, kalor reaksi dan kalor pelarutan ( Basri,2002).
4.1.2 Hukum Hess
Menurut hukum Hess, panas yang timbul atau diserap pada suatu reaksi (panas sekali) tidak bergantung pada cara bagaimana reaksi tersebut berlangsung, hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir (Oxtoby dkk, 2001)
Termokimia merupakan salah satu kajian khusus dari Termodinamika, yaitu kajian mendalam mengenai hubungan antara kalor dengan bentuk energi lainnya. Dalam termodinamika, kita mempelajarikeadaan sistem, yaitu sifat makroskopis yang dimiliki materi, seperti energi, temperatur, tekanan, dan volume. Keempat sifat tersebut merupakan fungsi keadaan, yaitu sifat materi yang hanya bergantung pada keadaan sistem, tidak memperhitungkan bagaimana cara mencapai keadaan tersebut. Artinya, pada saat keadaan sistem mengalami perubahan, besarnya perubahan hanya bergantung pada kondisi awal dan akhir sistem, tidak bergantung pada cara mencapai keadaan tersebut.
Hukum Termodinamika I disusun berdasarkan konsep hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Dalam kajian Hukum Termodinamika I, kita akan mempelajari hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU).
Perubahan energi dalam (ΔU) dapat dinyatakan dalam persamaan ΔU = Uf – Ui, dimana Uf adalah energi dalam setelah mengalami suatu proses dan Ui adalah energi dalam sebelum mengalami suatu proses. Perubahan energi dalam (ΔU) merupakan fungsi keadaan. Energi dalam (U) akan bertambah jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan menerima usaha (kerja) dari lingkungan. Sebaliknya, energi dalam (U) akan berkurang jika sistem melepaskan kalor ke lingkungan dan melakukan kerja (usaha) terhadap lingkungan. Dengan demikian, hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU) dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut:
ΔU = Q + W
Perubahan energi dalam (ΔU) adalah penjumlahan dari perpindahan kalor (Q) yang terjadi antar sistem-lingkungan dan kerja (W) yang dilakukan oleh-diberikan kepada sistem.
Semua reaksi kimia dapat menyerap maupun melepaskan energi dalam bentuk panas (kalor). Kalor adalah perpindahan energi termal antara dua materi yang memiliki perbedaan temperatur. Kalor selalu mengalir dari benda panas menuju benda dingin. Termokimia adalah kajian tentang perpindahan kalor yang terjadi dalam reaksi kimia (kalor yang menyertai suatu reaksi kimia).
Aliran kalor yang terjadi dalam reaksi kimia dapat dijelaskan melalui konsep sistem-lingkungan. Sistem adalah bagian spesifik (khusus) yang sedang dipelajari oleh kimiawan. Reaksi kimia yang sedang diujicobakan (reagen-reagen yang sedang dicampurkan) dalam tabung reaksi merupakan sistem. Sementara, lingkungan adalah area di luar sistem, area yang mengelilingi sistem. Dalam hal ini, tabung reaksi, tempat berlangsungnya reaksi kimia, merupakan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka, mengizinkan perpindahan massa dan energi dalam bentuk kalor dengan lingkungannya. Sistem tertutup, hanya mengizinkan perpindahan kalor denganlingkungannya, tetapi tidak untuk massa. Sedangkan sistem terisolasi tidak mengizinkan perpindahan massa maupun kalor dengan lingkungannya.
Pembakaran gas hidrogen dengan gas oksigen adalah salah satu contoh reaksi kimia dapat menghasilkan kalor dalam jumlah besar. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2 H2(g) + O2(g) –> 2 H2O(l) + energi
Dalam reaksi ini, baik produk maupun reaktan merupakan sistem, sedangkan sekeliling reaksi kimia merupakan lingkungan. Oleh karena energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, hilangnya sejumlah energi pada sistem akan ditampung pada lingkungan. Dengan demikian, kalor yang dihasilkan dari reaksi pembakaran ini sesungguhnya merupakan hasil perpindahan kalor dari sistem menujulingkungan. Ini adalah contoh reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang melepaskan kalor, reaksi yang memindahkan kalor ke lingkungan.
Penguraian (dekomposisi) senyawa raksa (II) oksida hanya dapat terjadi pada temperatur tinggi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
energi + 2 HgO(s) –> 2 Hg(l) + O2(g)
Reaksi ini adalah salah satu contoh dari reaksi endoterm, yaitu reaksi yang menyerap (membutuhkan) kalor, reaksi yang memindahkan kalor dari lingkungan ke sistem.
Reaksi eksoterm merupakan reaksi yang memancarkan (melepaskan) kalor saat reaktan berubah menjadi produk. Reaktan memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dibandingkan produk, sehingga energi dibebaskan pada perubahan reaktan menjadi produk. Sebaliknya, pada reaksi endoterm terjadi hal yang berlawanan. Pada reaksi endoterm, terjadi penyerapan kalor pada perubahan dari reaktan menjadi produk. Dengan demikian, reaktan memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan produk.
Satuan ΔH adalah joule per mol atau kilojoule per mol. Hubungan kalor reaksi (Q), jumlah mol zat yang bereaksi (n), dan entalpi reaksi (ΔH) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:
ΔH = Q / n
Selain menggunakan metode kalorimeter, entalpi reaksi dapat pula ditentukan melalui beberapa metode lainnya. Salah satu metode yang sering digunakan para kimiawan untuk mempelajari entalpi suatu reaksi kimia adalah melalui kombinasi data-data ΔH°f. Keadaan standar (subskrip °) menunjukkan bahwa pengukuran entalpi dilakukan pada keadaan standar, yaitu pada tekanan 1 atm dan suhu 25°C. Sesuai kesepakatan, ΔH°f unsur bebas bernilai 0, sedangkan ΔH°f senyawa tidak sama dengan nol (ΔH°f unsur maupun senyawa dapat dilihat pada Tabel Termokimia). Kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi kimia apabila ΔH°f unsur maupun senyawa yang terlibat dalam reaksi tersebut diberikan. Sebagai contoh, berikut ini diberikan suatu reaksi hipotetis:
a A + b B —————> c C + d D
Reaksi kimia pada dasarnya merupakan peristiwa pemutusan-penggabungan ikatan. Saat reaksi kimia berlangsung, reaktan akan mengalami pemutusan ikatan, menghasilkan atom-atom yang akan bergabung kembali membentuk produk dengan sejumlah ikatan baru. Dengan mengetahui nilai entalpi masing-masing ikatan, kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi kimia. Oleh karena pemutusan ikatan kimia selalu membutuhkan sejumlah kalor dan sebaliknya pembentukan ikatan kimia baru selalu disertai dengan pelepasan kalor, maka selisihnya dapat berupa pelepasan (eksoterm) maupun penyerapan (endoterm) kalor.
Jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih tinggi dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan ikatan, maka reaksi tersebut membutuhkan kalor (endoterm) Jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih rendah dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan ikatan, maka reaksi tersebut melepaskan kalor (eksoterm).
DAFTAR PUSTAKA
Alberty, R.A dan Daniel, F . 1992 . “ Kimia Fisika “ . Jilid I . Edisi 5 . Penerjemah : Sudja . Erlangga . Jakarta
Atkins, P.W . 1990 . “ Kimia Fisika “ . Jilid I . Edisi 6 . Penerjemah : Kartohadiprojo . Erlangga . Jakarta
Basri, S . 2002 . “ Kamus Lengkap Kimia “ . Rineka Cipta . Jakarta
Brady, J.C . 1999 . “Kimia Universitas : Asas dan Struktur“ . Jilid I . Edisi 5 . Penerjemah : Sukmanah, Ramiarti, Anas dan Sally . Binarupa Aksara . Jakarta
Oxtoby, D.W, Gills, H.P dan Nachtrieb, N.H . 2001 .” Prinsip-prinsip Kimia Modern “ . Jilid II . Edisi 6 . Penerjemah : Suminar . Erlangga . Jakarta
Laporan konstanta joule
Jurnal konstanta joule
Sebuah hambatan yang dialiri arus akan menghasilkan panas, dimana panas tersebut merupakan suatu bentuk energy. Jika I adalah arus (ampere), R adalah hambatan (ohm), T adalah waktu (sekon). Maka berlaku persamaan :
Energi : W = I2 R t (joule)
Atau Energi = W =0,24 I2 t (kalori)
Jika hambatan tersebut diatas yang telah panas kemudian dicelupkan kedalam air / zat cair, maka panas yang diberikan pada zat cair akan menaikkan temperature zat cair tersebut. Dari hukum kekekalan energi, panas yang diberikan oleh suatu system akan sama dengan yang diterima oleh sistem lain. Dalam sebuah calorimeter proses tersebut di atas dapat dilaksanakan dengan mengusahakan agar tidak ada kebocorn energi. Energi yang diberikan oleh hambatan diatas sama dengan energy yang diterima oleh calorimeter beserta isinya (zat cair, pengaduk, thermometer, calorimeter)
Jumlah panas yang diterima calorimeter beserta isinya :
Ht (Ta – Tm) (kalori)
Dimana :
Ta adalah temperatur akhir calorimeter, Tm adalah temperature mula-mula calorimeter, dan Ht adalah nilai air dari calorimeter beserta isinya.
Pada awalnya orang memahami kalor sebagai zat alir yang tidak dapat dilihat yang dinamakan plogiston. Hal itu disebabkan oleh fakta bahwa kalor dapat berpindah-pindah. Pada tahun (1753-1814) Rumford melakukan suatu percobaan dan mengamati, dlam pengamatannya Rumford berpendapat bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi, bukan suatu zat alir. Selanjutnya pandangan Rumford dikembangkan oleh Joule.
Prinsip percobaan Joule adalah mengaduk air menggunakan energi beban yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Beban itu digantungkan pada sebuah tali yang dililitkan pada sumbu roda sudu. Roda sudu berada dalam bejana yang berisi air yang disebut kalorimeter. Setelah dilakukan berulang-ulang, ternyata suhu air naik. Apabila kalor merupakan zat alir, naiknya suhu air dalam kalorimeter sangat mengherankan karena dalam hal ini tidak ada aliran kalor ke air.
Dalam menentukan kalor suatu benda kita harus memperhatikan ketelitian dalam menghitung temperatur benda tersebut. Karena kalor suatu benda sangat bergantung pada suhu.
Sedangkan dalam pembahasan Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan. Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan
Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t
Dimana tara kalor listrik = 1/a
LANDASAN TEORI
Kalor adalah banyak panas yang dikandung dalam suatu zat. Satuan dari kalor sering dinyatakan dalam satuan energi, sebab kalor adalah energi. Hubungan antara satu satuan kalor setara dengan sejumlah satuan energi telah dibuktikan dengan apa yang disebut percobaan joule dan menghasilkan kesetaraan berikut :
1 kal = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kal
1 kkal = 4.2 x 103 Joule
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1kg zat untuk menaikkan sushunya sebesar 1 satuan suhu. Untuk mengukur kalor jenis diperlukan kalorimeter.
Q = m x c x Dt
Ket :
Q = banyaknya kalor ( Joule )
c = kalor jenis ( J/kgoc )
m = massa benda ( kg )
Dt = kenaikan suhu ( oC )
Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan benyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda 1oC. Secara matematis ditulis :
C = m x c
Ket ;
C = kapasitas kalor ( J/oC )
m = massa zat ( kg )
c = kalor jenis zat ( J/kgoC )
Ada berbagai jenis kalorimeter, yaitu :
1. Kalorimeter alumunium
Kalorimeter alumunium adalah kalorimeter yang didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya.
2. Kalorimeter bom
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalor) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter larutan.
1. Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan
J = W/H [Joule/kalori]
teori yang melandasi tentang tara kalor listrik: hukum joule dan azas black
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menunjukkan kesetaraan antara satuan kalor dengan satuan energy mekanik. Hubungan energy kalor dengan energy mekanik ini dikemukakan
oleh joule.
Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energimekanik pertama diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadipanas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:
W = V.i.t [joule]
dimana :
V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]
i = kuat arus listrik [ampere]
t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]
Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari elektron-elektron yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.
Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter maka panas yang timbul besarnya:
H = (M + Na).(ta – tm) [kalori]
dimana:
M = m air.c air
Na = Nilai air kalorimeter (kal/gºC)
ta = suhu akhir air
tm = suhu mula-mula air
Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu di atas suhu kamar.
Energi kalor : (energi panas)
dirumuskan :
Q = m.c.∆t
dimana :
Q = energi kalor (kal) ;
m = massa (kg) ;
c = kalor jenis (kal/gr.ºC) ;
∆t = perubahan suhu (ºC)
Energi Listrik :
dirumuskan :
W = P.t = V.I.t
dimana :
W = energi listrik (Joule)
P = daya listrik (watt) ; V = tegangan (volt) ;
I = arus listrik (amp) ; dan
t = waktu (s)
Tara kalor listrik :
energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule, maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang masih dalam Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 kal = 4,186 Joule. Nilai “4,186″ dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik”
Pada rumusan yang saudara tuliskan :
Q = a. W
=> konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi dalam satuan kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama
=> Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”
=> artinya : 1 Joule = 0,239 kal
Jika ternyata energi kalor (Q) sudah ndalam satuan Joule, maka kita tidak perlu lagi memakai “nilai kesetaraan” tsb, jadi boleh langsung kita tulis : Q = W
(kedua ruas sudah dalam satuan Joule)
Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan :
Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t
Dimana tara kalor listrik = 1/a
DAFTAR PUSTAKA
Tippler, A paul.1998.Fisika untuk sains dan Tekhnik jilid 1.jakarta : Erlangga
zemainsky, Sears. 2006. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Sebuah hambatan yang dialiri arus akan menghasilkan panas, dimana panas tersebut merupakan suatu bentuk energy. Jika I adalah arus (ampere), R adalah hambatan (ohm), T adalah waktu (sekon). Maka berlaku persamaan :
Energi : W = I2 R t (joule)
Atau Energi = W =0,24 I2 t (kalori)
Jika hambatan tersebut diatas yang telah panas kemudian dicelupkan kedalam air / zat cair, maka panas yang diberikan pada zat cair akan menaikkan temperature zat cair tersebut. Dari hukum kekekalan energi, panas yang diberikan oleh suatu system akan sama dengan yang diterima oleh sistem lain. Dalam sebuah calorimeter proses tersebut di atas dapat dilaksanakan dengan mengusahakan agar tidak ada kebocorn energi. Energi yang diberikan oleh hambatan diatas sama dengan energy yang diterima oleh calorimeter beserta isinya (zat cair, pengaduk, thermometer, calorimeter)
Jumlah panas yang diterima calorimeter beserta isinya :
Ht (Ta – Tm) (kalori)
Dimana :
Ta adalah temperatur akhir calorimeter, Tm adalah temperature mula-mula calorimeter, dan Ht adalah nilai air dari calorimeter beserta isinya.
Pada awalnya orang memahami kalor sebagai zat alir yang tidak dapat dilihat yang dinamakan plogiston. Hal itu disebabkan oleh fakta bahwa kalor dapat berpindah-pindah. Pada tahun (1753-1814) Rumford melakukan suatu percobaan dan mengamati, dlam pengamatannya Rumford berpendapat bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi, bukan suatu zat alir. Selanjutnya pandangan Rumford dikembangkan oleh Joule.
Prinsip percobaan Joule adalah mengaduk air menggunakan energi beban yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Beban itu digantungkan pada sebuah tali yang dililitkan pada sumbu roda sudu. Roda sudu berada dalam bejana yang berisi air yang disebut kalorimeter. Setelah dilakukan berulang-ulang, ternyata suhu air naik. Apabila kalor merupakan zat alir, naiknya suhu air dalam kalorimeter sangat mengherankan karena dalam hal ini tidak ada aliran kalor ke air.
Dalam menentukan kalor suatu benda kita harus memperhatikan ketelitian dalam menghitung temperatur benda tersebut. Karena kalor suatu benda sangat bergantung pada suhu.
Sedangkan dalam pembahasan Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan. Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan
Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t
Dimana tara kalor listrik = 1/a
LANDASAN TEORI
Kalor adalah banyak panas yang dikandung dalam suatu zat. Satuan dari kalor sering dinyatakan dalam satuan energi, sebab kalor adalah energi. Hubungan antara satu satuan kalor setara dengan sejumlah satuan energi telah dibuktikan dengan apa yang disebut percobaan joule dan menghasilkan kesetaraan berikut :
1 kal = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kal
1 kkal = 4.2 x 103 Joule
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1kg zat untuk menaikkan sushunya sebesar 1 satuan suhu. Untuk mengukur kalor jenis diperlukan kalorimeter.
Q = m x c x Dt
Ket :
Q = banyaknya kalor ( Joule )
c = kalor jenis ( J/kgoc )
m = massa benda ( kg )
Dt = kenaikan suhu ( oC )
Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan benyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda 1oC. Secara matematis ditulis :
C = m x c
Ket ;
C = kapasitas kalor ( J/oC )
m = massa zat ( kg )
c = kalor jenis zat ( J/kgoC )
Ada berbagai jenis kalorimeter, yaitu :
1. Kalorimeter alumunium
Kalorimeter alumunium adalah kalorimeter yang didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya.
2. Kalorimeter bom
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalor) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter larutan.
1. Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan
J = W/H [Joule/kalori]
teori yang melandasi tentang tara kalor listrik: hukum joule dan azas black
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menunjukkan kesetaraan antara satuan kalor dengan satuan energy mekanik. Hubungan energy kalor dengan energy mekanik ini dikemukakan
oleh joule.
Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energimekanik pertama diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadipanas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:
W = V.i.t [joule]
dimana :
V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]
i = kuat arus listrik [ampere]
t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]
Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari elektron-elektron yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.
Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter maka panas yang timbul besarnya:
H = (M + Na).(ta – tm) [kalori]
dimana:
M = m air.c air
Na = Nilai air kalorimeter (kal/gºC)
ta = suhu akhir air
tm = suhu mula-mula air
Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu di atas suhu kamar.
Energi kalor : (energi panas)
dirumuskan :
Q = m.c.∆t
dimana :
Q = energi kalor (kal) ;
m = massa (kg) ;
c = kalor jenis (kal/gr.ºC) ;
∆t = perubahan suhu (ºC)
Energi Listrik :
dirumuskan :
W = P.t = V.I.t
dimana :
W = energi listrik (Joule)
P = daya listrik (watt) ; V = tegangan (volt) ;
I = arus listrik (amp) ; dan
t = waktu (s)
Tara kalor listrik :
energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule, maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang masih dalam Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 kal = 4,186 Joule. Nilai “4,186″ dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik”
Pada rumusan yang saudara tuliskan :
Q = a. W
=> konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi dalam satuan kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama
=> Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”
=> artinya : 1 Joule = 0,239 kal
Jika ternyata energi kalor (Q) sudah ndalam satuan Joule, maka kita tidak perlu lagi memakai “nilai kesetaraan” tsb, jadi boleh langsung kita tulis : Q = W
(kedua ruas sudah dalam satuan Joule)
Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan :
Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t
Dimana tara kalor listrik = 1/a
DAFTAR PUSTAKA
Tippler, A paul.1998.Fisika untuk sains dan Tekhnik jilid 1.jakarta : Erlangga
zemainsky, Sears. 2006. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
laporan tegangan praktikum 2
Tegangan permukaan 2
Tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan permukaan (γ) adalah (J m-1) atau dyne cm-1 atau N m-1. Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa kapiler, yaitu:
γ = d r g l/ 2
dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan yang ditekan atau yang akan naik, dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990).
Pengukuran sifat merekat [mendasari/membuat] suatu metoda penting untuk menentukan bobot molekular yang relatif polymers. sifat merekat /Terukur pada melemahkan konsentrasi ( sekitar 0.5 g/100 mL bahan pelarut) dengan menentukan waktu arus volume suatu solusi melalui suatu kapiler untuk panjangnya ditetapkan;perbaiki. Juga, pengukuran sifat merekat adalah menabrak; menyerang temperatur tetap. Metoda adalah unik untuk menjadi cepat, gampang, dan memerlukan hanya instrumentasi minimal. sejumlah yang Kecil dihancurkan polymer bisa menyebabkan peningkatan luar biasa di dalam sifat merekat sanak keluarga solusi yang menghasilkan untuk menyangkut bahan pelarut murni itu . Secara umum, yang sifat merekat untuk suatu polymer solusi meningkat/kan dengan polymer bobot molekular. Faktor lain yang mengendalikan yang sifat merekat untuk suatu polymer solusi meliputi yang tertentu polymer dan bahan pelarut, solute konsentrasi, dan temperatur (Ali, 2005).
Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya kita memikirkan mengenai benda padat , akan tetapi cairannjuga mempunyai kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada udara yang dilarutkan didalamnya ditekan antara dua pelat licin, maka gaya yang sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti didalam benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul. Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti selaput yang direnggangkan atau lembaran karet yang direnggangkan , yang cenderung mempunyai luas permukaan yang minimum. Riak di dalam sebuah kolam yang licindan tenag ditekan karena riak itu memerlukanpertambahan luas permukaan. Serangga air mampu bergerak pada permukaan karena berat serangga itu dilawan oleh hambatan permukaan terhadap deformasi (Atkins, 1994)
kekuatan Yang tentang geseran yang mana dua lapisan yang bersebelahan suatu cairan riil menggunakan pada atas satu sama lain dapat dipahami melalui/sampai konsep sifat merekat. Mari kita mempertimbangkan suatu lapisan cairan (sebagai contoh gliserin ) antara dua wahana plat paralel seperti diplat Yang yang lebih rendah adalah keperluan, plat yang bagian atas bergerak dengan suatu percepatan tetap Vo. Gerakkan plat bagian atas menetapkan cairan yang bersebelahan ke sedang bergerak. Lapisan cairan di dalam kontak langsung dengan plat yang bagian atas diseret bersama dengan percepatan Vo. lapisan yang bertetangga dilaksanakan oleh gaya lintang kecil ang pindah;gerakkan dengan suatu percepatan yang mana adalah lebih kecil, semakin besar jarak dari plat yang bagian atas. tegangan-geser di permukaan antara lapisan bersebelahan dari cairan, di dalam kedua-duanya keperluan dan arus tidak keperluan, diberi oleh hukum newton sifat merekat (Sternheim, 1988)
Di dalam cairan, sebuah molekul mengalami gaya tarik dari molekul tetangganya , tetapi pada permukaannya, sebuah molekul hanya dikelilingi sebagian saja dan akibatnya molekul pada permukaan ini hanya mengalami gaya tarik ke arah badan cairannya (dapat dikatakan seolah-olah badan cairan dibungkus oleh suatu membran/lapisan yang tidak tampak).Perilaku cairan pada permukaan cairan inilah yang disebut teganggan permukaan , dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh/pipa kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam (Rimba, 2010)
Latar Belakang
Sifat-sifat yang berhubungan dengan gaya-gaya intermolekul dalam cairan merupakan tegangan permukaan. Sifat-sifat khusus yang berhubungan dengan permukaan cairan ini menyebabkan ketidakseimbangan di sepanjang permukaan. Gaya bersihnya menimbulkan tegangan pada permukaan cairan, seolah-olah permukaan cairan tertutup oleh kulit yang ketat. Pandangan lain mengenai hal ini adalah karena molekul pada permukaan ditarik oleh banyak molekul di bagian bawahnya/sampingnya, molekul di bagian dalam cairan mempunyai keadaan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan yang di permukaan. Akibatnya, sebanyak mungkin molekul akan mengambil kedudukan dalam bagian ini.
Tegangan permukaan dapat menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam, menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. Kita dapat memperoleh hubungan antara tekanan jari – jari gelembung.
B. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam, menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. Kita dapat memperoleh hubungan antara tekanan jari – jari gelembung.
Molekul pada permukaan suatu cairan ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik dari molekul di bawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul uap yang ada pada bagian lain dari permukaan. Tarikan ke dalam ini bila mungkin, menyebabkan permukaan berkontraksi dan menyebabkan terjadinya gaya dalam bidang permukaan. Tegangan permukaan menyebabkan terbentuknya tetesan bulat, kenaikan air dalam kapiler, dan gerak cairan lewat zat padat berpori. Zat padat juga mempunyai tegangan permukaan, tetapi lebih sukar untuk ditentukan. Kristal cenderung untuk membentuk bidang-bidang tegangan permukaan terendah
C. Kapilaritas
Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler
Molekul pada permukaan suatu zat cair dapat ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik dari molekul di bawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul yang ada pada bagian permukaan. Tarikan ke dalam menimbulkan ketidakseimbangan gaya tarik yang akibatnya menghasilkan resultan gaya yang bekerja ke bawah sehingga timbul tegangan permukaan. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya persatuan panjang atau energi persatuan luas pada permukaan yang melawan ekspans dari luas permukaan. Penyataan ini ditulis dalam rumus
γ =
γ adalah tegangan permukaan, l adalah panjang batang. Faktor 2 adalah karena ada dua permukaan cairan. Satu terdapat dibagian muka dan yang satu terdapat dibagian belakang
Kapilaritas adalah gejala zat cair melalui celah-celah sempit atau pipa rambut. Celah-celah sempit atau pipa rambut ini sering disebut pipa kapiler. Gejala kapilaritas disebabkan adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding celah itu. Akibatnya, bila pembuluh kaca dimasukkan dalam zat cair, permukannya menjadi tidak sama.
Kapilaritas merupakan peristiwa naik atau turunnya zat cair pada bahan yang terdiri atas beberapa pembuluh halus akibat gaya adhesi atau kohesi, misal naiknya minyak pada sumur
Kapilaritas merupakan peristiwa naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.
Gaya Kohesi merupakan gaya tarik menarik antara molekul dalam zat yang sejenis, sedangkan gaya tarik menarik antara molekul zat yang tidak sejenis dinamakan Gaya Adhesi. Misalnya kita tuangkan air dalam sebuah gelas. Kohesi terjadi ketika molekul air saling tarik menarik, sedangkan adhesi terjadi ketika molekul air dan molekul gelas saling tarik menarik
Daftar Pustaka
Ali, M.F.2005. Handbook of Industrial Chemistry Organic Chemicals. The McGraw-Hill Companies, Inc.Sydney
Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisik Edisi ke-4 jilid I. Penerbit Erlangga
Dogra, SK dan S. Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Universitas Indonesia. Jakarta.
Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik II. Universitas Haluoleo. Kendari.
Sternheim, Morton M ;Kane, J.W. 1988. Physics 3rd edition. John willey and Sons Inc. New York
Tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan permukaan (γ) adalah (J m-1) atau dyne cm-1 atau N m-1. Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa kapiler, yaitu:
γ = d r g l/ 2
dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan yang ditekan atau yang akan naik, dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990).
Pengukuran sifat merekat [mendasari/membuat] suatu metoda penting untuk menentukan bobot molekular yang relatif polymers. sifat merekat /Terukur pada melemahkan konsentrasi ( sekitar 0.5 g/100 mL bahan pelarut) dengan menentukan waktu arus volume suatu solusi melalui suatu kapiler untuk panjangnya ditetapkan;perbaiki. Juga, pengukuran sifat merekat adalah menabrak; menyerang temperatur tetap. Metoda adalah unik untuk menjadi cepat, gampang, dan memerlukan hanya instrumentasi minimal. sejumlah yang Kecil dihancurkan polymer bisa menyebabkan peningkatan luar biasa di dalam sifat merekat sanak keluarga solusi yang menghasilkan untuk menyangkut bahan pelarut murni itu . Secara umum, yang sifat merekat untuk suatu polymer solusi meningkat/kan dengan polymer bobot molekular. Faktor lain yang mengendalikan yang sifat merekat untuk suatu polymer solusi meliputi yang tertentu polymer dan bahan pelarut, solute konsentrasi, dan temperatur (Ali, 2005).
Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya kita memikirkan mengenai benda padat , akan tetapi cairannjuga mempunyai kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada udara yang dilarutkan didalamnya ditekan antara dua pelat licin, maka gaya yang sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti didalam benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul. Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti selaput yang direnggangkan atau lembaran karet yang direnggangkan , yang cenderung mempunyai luas permukaan yang minimum. Riak di dalam sebuah kolam yang licindan tenag ditekan karena riak itu memerlukanpertambahan luas permukaan. Serangga air mampu bergerak pada permukaan karena berat serangga itu dilawan oleh hambatan permukaan terhadap deformasi (Atkins, 1994)
kekuatan Yang tentang geseran yang mana dua lapisan yang bersebelahan suatu cairan riil menggunakan pada atas satu sama lain dapat dipahami melalui/sampai konsep sifat merekat. Mari kita mempertimbangkan suatu lapisan cairan (sebagai contoh gliserin ) antara dua wahana plat paralel seperti diplat Yang yang lebih rendah adalah keperluan, plat yang bagian atas bergerak dengan suatu percepatan tetap Vo. Gerakkan plat bagian atas menetapkan cairan yang bersebelahan ke sedang bergerak. Lapisan cairan di dalam kontak langsung dengan plat yang bagian atas diseret bersama dengan percepatan Vo. lapisan yang bertetangga dilaksanakan oleh gaya lintang kecil ang pindah;gerakkan dengan suatu percepatan yang mana adalah lebih kecil, semakin besar jarak dari plat yang bagian atas. tegangan-geser di permukaan antara lapisan bersebelahan dari cairan, di dalam kedua-duanya keperluan dan arus tidak keperluan, diberi oleh hukum newton sifat merekat (Sternheim, 1988)
Di dalam cairan, sebuah molekul mengalami gaya tarik dari molekul tetangganya , tetapi pada permukaannya, sebuah molekul hanya dikelilingi sebagian saja dan akibatnya molekul pada permukaan ini hanya mengalami gaya tarik ke arah badan cairannya (dapat dikatakan seolah-olah badan cairan dibungkus oleh suatu membran/lapisan yang tidak tampak).Perilaku cairan pada permukaan cairan inilah yang disebut teganggan permukaan , dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh/pipa kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam (Rimba, 2010)
Latar Belakang
Sifat-sifat yang berhubungan dengan gaya-gaya intermolekul dalam cairan merupakan tegangan permukaan. Sifat-sifat khusus yang berhubungan dengan permukaan cairan ini menyebabkan ketidakseimbangan di sepanjang permukaan. Gaya bersihnya menimbulkan tegangan pada permukaan cairan, seolah-olah permukaan cairan tertutup oleh kulit yang ketat. Pandangan lain mengenai hal ini adalah karena molekul pada permukaan ditarik oleh banyak molekul di bagian bawahnya/sampingnya, molekul di bagian dalam cairan mempunyai keadaan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan yang di permukaan. Akibatnya, sebanyak mungkin molekul akan mengambil kedudukan dalam bagian ini.
Tegangan permukaan dapat menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam, menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. Kita dapat memperoleh hubungan antara tekanan jari – jari gelembung.
B. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam, menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. Kita dapat memperoleh hubungan antara tekanan jari – jari gelembung.
Molekul pada permukaan suatu cairan ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik dari molekul di bawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul uap yang ada pada bagian lain dari permukaan. Tarikan ke dalam ini bila mungkin, menyebabkan permukaan berkontraksi dan menyebabkan terjadinya gaya dalam bidang permukaan. Tegangan permukaan menyebabkan terbentuknya tetesan bulat, kenaikan air dalam kapiler, dan gerak cairan lewat zat padat berpori. Zat padat juga mempunyai tegangan permukaan, tetapi lebih sukar untuk ditentukan. Kristal cenderung untuk membentuk bidang-bidang tegangan permukaan terendah
C. Kapilaritas
Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler
Molekul pada permukaan suatu zat cair dapat ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik dari molekul di bawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul yang ada pada bagian permukaan. Tarikan ke dalam menimbulkan ketidakseimbangan gaya tarik yang akibatnya menghasilkan resultan gaya yang bekerja ke bawah sehingga timbul tegangan permukaan. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya persatuan panjang atau energi persatuan luas pada permukaan yang melawan ekspans dari luas permukaan. Penyataan ini ditulis dalam rumus
γ =
γ adalah tegangan permukaan, l adalah panjang batang. Faktor 2 adalah karena ada dua permukaan cairan. Satu terdapat dibagian muka dan yang satu terdapat dibagian belakang
Kapilaritas adalah gejala zat cair melalui celah-celah sempit atau pipa rambut. Celah-celah sempit atau pipa rambut ini sering disebut pipa kapiler. Gejala kapilaritas disebabkan adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding celah itu. Akibatnya, bila pembuluh kaca dimasukkan dalam zat cair, permukannya menjadi tidak sama.
Kapilaritas merupakan peristiwa naik atau turunnya zat cair pada bahan yang terdiri atas beberapa pembuluh halus akibat gaya adhesi atau kohesi, misal naiknya minyak pada sumur
Kapilaritas merupakan peristiwa naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.
Gaya Kohesi merupakan gaya tarik menarik antara molekul dalam zat yang sejenis, sedangkan gaya tarik menarik antara molekul zat yang tidak sejenis dinamakan Gaya Adhesi. Misalnya kita tuangkan air dalam sebuah gelas. Kohesi terjadi ketika molekul air saling tarik menarik, sedangkan adhesi terjadi ketika molekul air dan molekul gelas saling tarik menarik
Daftar Pustaka
Ali, M.F.2005. Handbook of Industrial Chemistry Organic Chemicals. The McGraw-Hill Companies, Inc.Sydney
Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisik Edisi ke-4 jilid I. Penerbit Erlangga
Dogra, SK dan S. Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Universitas Indonesia. Jakarta.
Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik II. Universitas Haluoleo. Kendari.
Sternheim, Morton M ;Kane, J.W. 1988. Physics 3rd edition. John willey and Sons Inc. New York
laporan tegangan permukaan 1
Prinsip Dasar
:Sejumlah larutan yang akan ditentukan tegangan permukaannya dimasukan kedalam gelaskimia.Pipa kapiler ditutup bagian atasnya dan dicelupkan kedalam larutan yang akan diujitersebut. Saat mencapai permukaan gelas lepaskan tangan hingga airnya naik. Hitung selisihantara permukaan air dengan air yang naik tersebut.
Teori
:
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu,tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cairuntuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan dataratau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luaspermukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecildi permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikitmelengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zatcair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luaspermukaan-nya sekecil mungkin.Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair(fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan didefinisikansebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setia garis di permukaanfluida.Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dandalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu molekulpembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat dari permukaanfluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin(Dianometer)Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmukadua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari padtegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar daripada adhesi antara cairan dan udara(Hamid.2010)
Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :Metode kenaikan kapilerTegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatukapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur teganganpermukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukurtegangan antar muka.Metode tersiometer Du-NouyMetode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupuntegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskansuatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atautegangan antar muka dari cairan tersebut.(Atfins. 1994)Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa factordiantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akanmempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada padapermukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dngan molekul surfaktan.Faktor-faktor yang menpengaruhi :SuhuTegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energykinetik molekulZat terlarut (solute)Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan.Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga teganganpermukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairanmembentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zattersebut biasa disebut dengan surfaktan.SurfaktanSurfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karenacnderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyaiorientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satucontoh dari surfaktan.(Douglas.2001
Daftar Pustaka
Atkins, P. W. 1994.Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1.Erlangga: Jakarta.
Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika jilid 1. Erlangga: Jakarta.
Hamid, Rimba. 2010.Penuntun Kimia Fisik.Universitas Hauoleo: Kendari
:Sejumlah larutan yang akan ditentukan tegangan permukaannya dimasukan kedalam gelaskimia.Pipa kapiler ditutup bagian atasnya dan dicelupkan kedalam larutan yang akan diujitersebut. Saat mencapai permukaan gelas lepaskan tangan hingga airnya naik. Hitung selisihantara permukaan air dengan air yang naik tersebut.
Teori
:
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu,tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cairuntuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan dataratau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luaspermukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecildi permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikitmelengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zatcair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luaspermukaan-nya sekecil mungkin.Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair(fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan didefinisikansebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setia garis di permukaanfluida.Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dandalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu molekulpembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat dari permukaanfluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin(Dianometer)Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmukadua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari padtegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar daripada adhesi antara cairan dan udara(Hamid.2010)
Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :Metode kenaikan kapilerTegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatukapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur teganganpermukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukurtegangan antar muka.Metode tersiometer Du-NouyMetode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupuntegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskansuatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atautegangan antar muka dari cairan tersebut.(Atfins. 1994)Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa factordiantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akanmempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada padapermukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dngan molekul surfaktan.Faktor-faktor yang menpengaruhi :SuhuTegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energykinetik molekulZat terlarut (solute)Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan.Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga teganganpermukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairanmembentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zattersebut biasa disebut dengan surfaktan.SurfaktanSurfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karenacnderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyaiorientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satucontoh dari surfaktan.(Douglas.2001
Daftar Pustaka
Atkins, P. W. 1994.Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1.Erlangga: Jakarta.
Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika jilid 1. Erlangga: Jakarta.
Hamid, Rimba. 2010.Penuntun Kimia Fisik.Universitas Hauoleo: Kendari
teori jurnal laporan koefisien kekentalan zat cair
teori laporan praktikum
Hukum Stokes
Viskositas (kekentalan) berasal dari
perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu
bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair
terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi
lunak dan dapat mengalir pelan-pelan.
Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di
bagian dalam (internal) suatu fluida (Sears &
Zemansky, 1982).
Jika sebuah benda berbentuk bola
dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya
kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang
yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula
kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa
saat setelah menempuh jarak cukup jauh,
nampak kelereng bergerak dengan kecepatan
konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti
bahwa di samping gaya berat dan gaya apung
zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada
kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya
gesekan yang disebabkan oleh kekentalan
fluida.
Khusus untuk benda berbentuk bola,
gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan
sebagai Persamaan (1) (Sears, 1984).
Fs = 6πηrv (1)
dengan η menyatakan koefisien
kekentalan, r adalah jari-jari bola kelereng, dan
v kecepatan relatif bola terhadap fluida.
Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir
George Stokes tahun 1845, sehingga disebut
Hukum Stokes.
Dalam pemakaian eksperimen harus
diperhitungkan beberapa syarat antara lain :
Ruang tempat fluida jauh lebih luas
dibanding ukuran bola.
Tidak terjadi aliran turbulen dalam
fluida.
Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga
aliran fluida masih bersifat laminer.
Sebuah bola padat memiliki rapat massa
ρb dan berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan
awal ke dalam fluida kental memiliki rapat
massa ρf, di mana ρb > ρf. Telah diketahui
bahwa bola mula-mula mendapat percepatan
gravitasi, namun beberapa saat setelah bergerak
cukup jauh bola akan bergerak dengan
kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap ini
disebut kecepatan akhir vT atau kecepatan
terminal yaitu pada saat gaya berat bola sama
dengan gaya apung ditambah gaya gesekan
fluida. Gambar 1 menunjukkan sistem gaya
yang bekerja pada bola kelereng yakni FA =
gaya Archimedes, FS = gaya Stokes, dan W=mg
= gaya berat kelereng.
Gambar 1. Gaya yang Bekerja Pada Saat Bola
Dengan Kecepatan Tetap.
DAFTAR PUSTAKA
1. DJONOPUTRO, D., 1980, Teori
Ketidakpastian. Penerbit ITB, Bandung.
2. HALLIDAY-RESNICK, 1985, Fisika, Penerbit
Erlangga, Jakarta.
3. SEARS, F. W., 1984, Mekanika Panas dan
Bunyi. Penerbit Bina Cipta, Jakarta.
4. SEARS & ZEMANSKY, 1982, Fisika
Universitas, Penerbit Bina Cipta, Bandung.
5. SOEDOJO, P., 1986, Asas-asas Ilmu Fisika,
Penerbit Gajah Mada University Press,
Yogyakarta.
6. TIPLER, 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik,
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Hukum Stokes
Viskositas (kekentalan) berasal dari
perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu
bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair
terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi
lunak dan dapat mengalir pelan-pelan.
Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di
bagian dalam (internal) suatu fluida (Sears &
Zemansky, 1982).
Jika sebuah benda berbentuk bola
dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya
kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang
yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula
kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa
saat setelah menempuh jarak cukup jauh,
nampak kelereng bergerak dengan kecepatan
konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti
bahwa di samping gaya berat dan gaya apung
zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada
kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya
gesekan yang disebabkan oleh kekentalan
fluida.
Khusus untuk benda berbentuk bola,
gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan
sebagai Persamaan (1) (Sears, 1984).
Fs = 6πηrv (1)
dengan η menyatakan koefisien
kekentalan, r adalah jari-jari bola kelereng, dan
v kecepatan relatif bola terhadap fluida.
Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir
George Stokes tahun 1845, sehingga disebut
Hukum Stokes.
Dalam pemakaian eksperimen harus
diperhitungkan beberapa syarat antara lain :
Ruang tempat fluida jauh lebih luas
dibanding ukuran bola.
Tidak terjadi aliran turbulen dalam
fluida.
Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga
aliran fluida masih bersifat laminer.
Sebuah bola padat memiliki rapat massa
ρb dan berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan
awal ke dalam fluida kental memiliki rapat
massa ρf, di mana ρb > ρf. Telah diketahui
bahwa bola mula-mula mendapat percepatan
gravitasi, namun beberapa saat setelah bergerak
cukup jauh bola akan bergerak dengan
kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap ini
disebut kecepatan akhir vT atau kecepatan
terminal yaitu pada saat gaya berat bola sama
dengan gaya apung ditambah gaya gesekan
fluida. Gambar 1 menunjukkan sistem gaya
yang bekerja pada bola kelereng yakni FA =
gaya Archimedes, FS = gaya Stokes, dan W=mg
= gaya berat kelereng.
Gambar 1. Gaya yang Bekerja Pada Saat BolaDengan Kecepatan Tetap.
DAFTAR PUSTAKA
1. DJONOPUTRO, D., 1980, Teori
Ketidakpastian. Penerbit ITB, Bandung.
2. HALLIDAY-RESNICK, 1985, Fisika, Penerbit
Erlangga, Jakarta.
3. SEARS, F. W., 1984, Mekanika Panas dan
Bunyi. Penerbit Bina Cipta, Jakarta.
4. SEARS & ZEMANSKY, 1982, Fisika
Universitas, Penerbit Bina Cipta, Bandung.
5. SOEDOJO, P., 1986, Asas-asas Ilmu Fisika,
Penerbit Gajah Mada University Press,
Yogyakarta.
6. TIPLER, 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik,
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Langganan:
Postingan (Atom)