5 Contoh Soal Kalorimeter Sederhana dan Kalorimeter Bom

Kalorimeter adalah suatu alat untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan sistem. Kalorimeter sederhana dapat dibuat dari wadah yang bersifat isolator (tidak menyerap kalor). Sehingga wadah dianggap tidak menyerap kalor pada saat reaksi berlangsung.

Kalorimeter Bom merupakan suatu kalorimeter yang dirancang khusus sehinga benar-benar terisolasi. Pada umumnya sering digunakan untuk menentukan perubahan entalpi dari reaksi-reaksi pembakaran yang melibatkan gas. Meskipun sistem diusahakan terisolasi, tetapi ada kemungkinan sistem masih dapat menyerap atau melepaskan kalor ke lingkungan, dalam hal ini lingkungannya adalah kalorimeter sendiri.

Jika kalorimeter juga terlibat dalam pertukaran kalor, maka besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh kalorimeter (kapasitas kalorimeter, C) harus diperhitungkan. Jumlah kalor yang harus dilepas atau diserap sebanding dengan massa, kalor jenis zat, dan perubahan suhu.

Contoh Soal No. 1

Dalam suatu percobaan penentukan ∆H reaksi dengan menggunakan kalorimeter sederhana, sejumlah 0,05 mol logam nikel dimasukkan ke dalam larutan CuSO₄.Termometer menunjukkan kenaikan suhu sistem (larutan) sebesar 5⁰C. Jika kapasitas kalor larutan sebesar 4 kJ/⁰C dan kapasitas kalorimeter dianggap nol (sama sekali tidak menyerap kalor), tentukan kalor reaksinya!

Pembahasan:

Q yang dilepas Ni + CuSO₄ = Q yang diserap larutan

Q = C . ∆T

Q = 4 kJ/⁰C x 5⁰C = – 20 kJ (untuk 0,05 mol Ni)

Untuk 1 mol CuSO₄

1 mol/0,05 mol = Q/-20 kJ

Q = -20 kJ/0,05 = -400 kJ

Contoh Soal No. 2

Ke dalam kalorimeter sederhana direaksikan 25 mL larutan H₂SO₄ 0,5 M dan 25 mL KOH 1,0 M pada suhu 23,5⁰C. Ternyata, suhunya naik menjadi 30,17⁰C. Hitunglah perubahan entalpi reaksi yang terjadi! (Anggaplah bahwa masa jenis larutan 1 gm/L dan kalor jenis larutan 4,2 J/gK.

Pembahasan:

Contoh Soal No. 3

Ke dalam suatu kalorimeter sederhana direaksikan 100 mL larutan HBr 0,5 M dan 100 mL larutan NaOH 0,5 M. Setelah reaksi suhu larutan naik sebesar 12⁰C. Hitunglah perubahan entalpi yang terjadi. (jika dianggap kalorimeter tidak menyerap kalor, massa jenis larutan 1 gr/mL dan kalor jenis larutan 4,2 J/g⁰C.

Pembahasan:

Diketahui:

M HBr = 0,5 M

V HBr = 100 mL = 0,1 L

n HBr = M . V = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol

M NaOH = 0,5 M

V NaOH = 100 mL = 0,1 L

n NaOH = M . V = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol

ρ = 1 gr/mL

V larutan = V HBr + V NaOH = 100 mL + 100 mL = 200 mL

Massa larutan = ρ . V larutan = 1 gr/mL . 200 mL = 200 gram

Ditanyakan: ∆H = ….?

Jawaban:

Jumlah mol HBr = M . V

Jumlah mol HBr = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol

Jumlah mol NaOH = M . V

Jumlah mol NaOH = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol

Q larutan = m . c . ∆T

Q larutan =  200 . 4,2 . 12

Q larutan = 10.080 J

∆H = – Q/n

∆H = – 10.080/0,05 = – 201.600 J/mol

Contoh Soal No. 4

Suatu sampel sebanyak 500 mg naphthalene (C₁₀H₈) dibakar dalam kalorimeter bom yang berisi 1000 g air. Suhu air meningkat dari 20⁰C ke 24,37⁰C. Konstanta kalorimeternya ialah 420 J/⁰C. Berapakah perubahan energi dalam untuk reaksi tersebut? Kalor jenis air 4,184 J/g⁰C.

Pembahasan:

Q_reaksi + Q_air + Q_kalorimeter = 0

Q_air = m . c . ∆T

Q_air = 1000 g . 4,184 J/g⁰C . 4,37⁰C = 18.285,828 J

Q­_kalorimeter = c . ∆T = 420 J/⁰C . 4,37⁰C = 1.835,4J

Q_reaksi = – (Q_air + Q_kalorimeter) = 18.285,828 J + 1.835,4J = 20.121,228 J

Contoh Soal No. 5

Zat X dengan massa tertentu dibakar dalam kalorimeter bom menghasilkan energi sebesar 5,8 kJ dan menaikkan suhu air sebesar 2⁰C. Jika kalor jenis air 4,2 J/g⁰C dan kapasitas kalorimeter bom 0,8 kJ/⁰C massa air tersebut adalah ….

Pembahasan:

Q_reaksi = – (Q_kalorimeter + Q_air)

Q_reaksi = – [(C x ∆T) + (m x c x ∆T)]

-5.800 J = – [(800 J/⁰C x 2⁰C) + (m x 4,2 J/g⁰C x 2⁰C)

-5.800 J = -(1.600 J + m x 8,4 J)

m x 8,4 = 5.800 – 1.600

m = 4.200/8,4 = 500 gram