Kalorimeter: Pengertian, sejarah, jenis, kegunaan, bagian

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu dari sejumlah zat (biasanya air) dari panas spesifik yang diketahui. Perubahan suhu ini disebabkan oleh kalor yang diserap atau dilepaskan dalam proses yang sedang diamati; kimia jika merupakan reaksi, atau fisika jika terdiri dari perubahan fase atau keadaan.

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

Dalam reaksi eksotermik, jumlah panas yang dilepaskan dapat dihitung dari kenaikan suhu kalorimeter dan larutan encer:

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

Jumlah panas yang diserap oleh kalorimeter disebut kapasitas kalor kalorimeter. Ini ditentukan dengan memasok sejumlah kalor yang diketahui ke kalorimeter dengan massa air tertentu. Kemudian, peningkatan suhu kalorimeter dan larutan yang dikandungnya diukur.

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

Di sisi lain, kalor yang diperoleh oleh larutan berair sama dengan m · q · Δt. Dalam rumus m = massa air, q = kalor air spesifik dan Δt = variasi suhu. Mengetahui semua ini, jumlah kalor yang dilepaskan oleh reaksi eksoterm kemudian dapat dihitung.

Sejarah kalorimeter

Pada 1780, A. L. Lavoisier, seorang ahli kimia Prancis, yang dianggap sebagai salah satu bapak kimia, menggunakan kelinci percobaan untuk mengukur produksi panas dengan bernafas.

Bagaimana? Melalui perangkat yang mirip dengan kalorimeter. Panas yang dihasilkan oleh kelinci percobaan dibuktikan dengan mencairnya salju di sekitar perangkat.

Peneliti A. L Lavoisier (1743-1794) dan P. S. Laplace (1749-1827) merancang kalorimeter yang digunakan untuk mengukur kalor spesifik suatu benda dengan metode pencairan es.

Kalorimeter terdiri dari wadah timah silinder, dipernis, didukung oleh tripod dan diakhiri dengan corong. Di dalam, gelas lain ditempatkan, mirip dengan yang sebelumnya, dengan tabung yang melewati ruang luar dan dilengkapi dengan kunci. Di dalam gelas kedua ada kotak.

Dalam kisi-kisi ini makhluk atau objek ditempatkan yang panas spesifiknya harus ditentukan. Es ditempatkan di dalam bejana konsentris, seperti di keranjang.

Panas yang dihasilkan oleh tubuh diserap oleh es, menyebabkan fusi. Dan air cair yang dihasilkan dari pencairan es dikumpulkan, dengan membuka kunci wadah bagian dalam.

Dan akhirnya, air yang deras, massa es yang mencair diketahui.

Bagian

Kalorimeter yang paling banyak digunakan di laboratorium pengajaran kimia adalah kalorimeter yang disebut kalorimeter bom. Kalorimeter ini terdiri dari gelas kimia, atau wadah dari bahan yang memiliki sifat isolasi tertentu. Larutan air ditempatkan di dalam wadah ini dengan benda yang akan menghasilkan atau menyerap panas.

Di bagian atas wadah tutup bahan isolasi dengan dua lubang ditempatkan. Dalam satu, termometer diperkenalkan untuk mengukur perubahan suhu, dan yang lain pengaduk, lebih disukai dari bahan gelas, yang memenuhi fungsi memindahkan isi larutan berair.

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

Jenis dan karakteristiknya

Kalorimeter bom

kalorimeter bom
kalorimeter bom

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

Selain itu, dapat digunakan dalam menentukan kalor spesifik benda; yaitu, jumlah panas yang perlu diserap satu gram zat untuk menaikkan suhunya satu derajat Celcius.

Kalorimeter adiabatik

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

Dalam kalorimeter adiabatik perbedaan suhu antara kalorimeter dan sekitarnya diminimalkan; serta koefisien perpindahan panas dan waktu untuk pertukaran panas diminimalkan.

Bagian-bagiannya terdiri dari:

  • – Sel (atau wadah), diintegrasikan ke dalam sistem isolasi yang digunakannya untuk mencegah kehilangan panas.
  • – Termometer, untuk mengukur perubahan suhu.
  • -Sebuah pemanas, terhubung ke sumber tegangan listrik yang dapat dikendalikan.
  • -Dan perisai, sudah disebutkan.

Dalam jenis kalorimeter ini, sifat-sifat seperti entropi, suhu Debye dan densitas keadaan elektronik dapat ditentukan.

Kalorimeter isoperibolik

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

Suhu sel dan pompa naik ketika panas dilepaskan selama proses pembakaran; Tetapi suhu jaket air disimpan pada suhu yang tetap.

Mikroprosesor mengontrol suhu sel dan jaket, membuat koreksi yang diperlukan dari panas kebocoran 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 sebuah wadah dengan kecepatan konstan. Dengan menambahkan panas, kenaikan suhu cairan diukur.

Kalorimeter aliran ditandai dengan:

  • – Pengukuran kecepatan aliran konstan yang tepat.
  • – Pengukuran akurat jumlah panas yang dimasukkan ke fluida melalui pemanas.
  • – Pengukuran tepat kenaikan suhu dalam gas yang disebabkan oleh input energi
  • – Desain untuk mengukur kapasitas gas di bawah tekanan.

Kalorimeter pemindaian diferensial

Ini ditandai dengan memiliki dua wadah: dalam satu sampel untuk dipelajari ditempatkan, sementara yang lain disimpan kosong atau bahan referensi digunakan.

Kedua wadah dipanaskan dengan kecepatan energi yang konstan, dengan menggunakan dua pemanas independen. Saat pemanasan kedua bejana dimulai, komputer akan membuat grafik perbedaan aliran panas pemanas terhadap suhu, sehingga menentukan aliran panas.

Selain itu, variasi suhu dapat ditentukan sebagai fungsi waktu; dan akhirnya, kapasitas kalori.

Kegunaan

Secara fisikokimia

  • – Kalorimeter dasar, jenis kalorimeter bom, memungkinkan untuk mengukur jumlah panas yang dikeluarkan atau diserap benda. Mereka dapat menentukan apakah suatu reaksi eksotermik atau endotermik. Selain itu, kalor spesifik suatu benda dapat ditentukan.
  • -Dengan kalorimeter adiabatik telah dimungkinkan untuk menentukan entropi dari proses kimia dan kepadatan keadaan elektro.

Dalam sistem biologis

  • – Mikrokorimeter digunakan untuk mempelajari sistem biologis yang mencakup interaksi antar molekul, serta perubahan konformasi molekuler yang terjadi; misalnya dalam penyebaran molekul. Jalur ini mencakup pemindaian diferensial dan titrasi isotermal.
  • -Mikrokalorimeter digunakan dalam pengembangan obat-obatan molekul kecil, bioterapi, dan vaksin.

Kalorimeter pompa oksigen dan daya kalori

Pembakaran berbagai zat terjadi dalam kalorimeter pompa oksigen, dan kekuatan kalorinya dapat ditentukan. Di antara zat yang dipelajari melalui penggunaan kalorimeter ini adalah: batubara dan kokas; minyak nabati, baik yang berat maupun yang ringan; Bensin dan semua bahan bakar mesin.

Serta jenis bahan bakar untuk reaktor pesawat; limbah bahan bakar dan pembuangan limbah; produk makanan dan suplemen untuk nutrisi manusia; hijauan tanaman 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 keseimbangan energi dalam ekologi; dalam bahan peledak dan bubuk termal dan dalam pengajaran metode termodinamika dasar.

Tinggalkan Balasan