Alat dan Cara Mengukur Kalor Jenis Suatu Zat

Dengan mengetahui kalor jenis suatu zat maka kita dapat dihitung banyaknya kalor yang dilepaskan atau diserap suatu zat tersebut dengan mengetahui massa zat dan perubahan suhunya dengan menggunakan persamaan:

Q = m . c . ΔT

dengan:

Q = kalor yang diserap atau dilepaskan

m = massa zat

ΔT = perubahan suhu

Alat yang dapat digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat adalah kalorimeter. Salah satu bentuk kalorimeter ialah kalorimeter campuran. Berikut contoh gambar bagan kalorimeter sederhana seperti tampak pada gambar di bawah ini.

Bagan kalorimeter sederhana

Kalorimeter di atas terdiri dari:

1. Sebuah bejana kecil terbuat dari logam tipis yang di gosok mengkilat. Bejana inilah yang dinamakan kalorimeter.
2. Sebuah bejana yang agak besar yang berfungsi untuk meletakan kalorimeter. Di antara kedua bejana itu dipasang isolator terbuat dari gabus yang berfungsi untuk mengurangi kehilangan kalor karena dihantarkan atau dipancarkan sekitarnya.
3. Penutup dari isolator panas yang telah dilengkapi dengan termometer dan pengaduk. Pengaduk biasanya juga terbuat dari logam sejenis dengan kalorimeter.

Pengukuran kalor jenis suatu zat dengan menggunakan kalorimeter bukan pengukuran secara langsung karena kita tidak akan mendapatkan hasilnya secara langsung tetapi harus melakukan perhitungan terlebih dahulu dengan menggunakan variabel-variabel yang akan kita cari dalam pengukuran. Kita tidak tahu bahan apa yang digunakan dan berapa kalor jenis dari kalorimeter. Bagaimana cara mengukur kalor jenis dari kalorimeter? Berikut beberapa tahapan menggunakan kalorimeter untuk mengukur kalor jenis kalorimeter.

1. Bersihkan kalorimeter dari kotoran dan debu lalu timbang untuk mengetahui massanya dengan menggunakan neraca yang sebelumnya sudah dikalibrasi terlebih dahulu.
2. Kalorimeter diisi dengan air dingin (bukan air es) hingga separuhya, kemudian ditimbang. Sebelum ditimbang bagian kalorimeter dibersihkan dari sisa-sisa percikan air. Nanti akan didapatkan massa air dingin dengan cara mengurangi massa total dengan massa kalorimeter. Nyatakan massa air dingin ini dengan notasi m_d
3. Setelah melakukan penimbangan, ukur suhu air dingin yang ada di dalam kalorimeter dengan menggunakan termometer, kemudian hasilnya dinyatakan dengan T₁. Kemudian kalorimeter dimasukkan kembali ke dalam tempatnya, keadaan ini dilakkukan untuk menghindari pengaruh suhu luar.
4. Ambil air dingin lalu panaskan dengan menggunakan bejana didih. Untuk kegiatan ini harus berhati-hati, karena suhu air panas yang diukur sangat menentukan hasil percobaan, selain pengukuran massa benda. Setelah air yang dipanaskan telah mendidih, termometer dimasukkan. Hasil pengukurannya dicatat dan dinyatakan dengan T₂ (suhu air panas)
5. Masukan sebgaian dari air mendidih tadi ke dalam kalorimeter. Kegiatan ini dilakukan dengan cepat untuk menghindari adanya pengaruh suhu yang dapat merubah suhu T₂.
6. Setelah air panas dimasukkan dalam kalorimeter, aduklah secara perlahan-lahan agar air dingin yang suhu T1 dapat bercampur dengan air panas yang bersuhu T2. Setelah yakin kedua air dengan suhu yang berbeda tadi benar-benar telah tercampur dengan merata, lalu ukur suhunya dengan menggunakan termometer dan nyatakan hasilnya sebagai T₃ (suhu campuran)
7. Kalorimeter dengan semua isnya (tanpa selubung) ditimbang kembali untuk mengetahui massa air panas yang dimasukan ke dalam kalorimeter. Cara mengetahui massa air panas yakni hasil pegukuran terakhir dikurangi dengan massa kalorimeter berisi air dingin. Nyatakan massa air panas ini dengan m_p.

Dengan menggunakan hukum kekekalan energi kalor atau yang lebih dikenal dengan azas black kita bisa mengukur kalor jenis kalorimeter tersebut, yakni dengan persamaan:

Q_lepas= Q_terima

Q_{air panas} = Q _{air dingin}+ Q _kalorimeter

Kita misalkan massa air panas = m_p, massa air dingin = m_d, massa kalorimeter = m_k, kalor jenis air = c_a dan kalor jenis kalorimeter = c_k, maka persamaannya menjadi:

m_a.c_a.(T₂-T₃) = m_a.c_a.(T₃-T₁) + m_k.c_k.(T₃-T₁)

Setelah didapatkan besarnya kalor jenis kalorimeter maka kita akan bisa tentukan dari bahan apa kalorimeter itu terbuat dengan cara membandingkan kalor jenis suatu bahan yang terdapat dalam tabel di bawah ini dengan hasil perhitungan dari pengukuran tadi.

Tabel nilai kalor jenis suatu zat

Agar hasilnya benar-benar akurat, percobaan harus dilakukan secara teliti dan berulang-ulang.