Termokimia.docx

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM TERMODINAMIKA

Oleh : SYAFNIAR AULIYA REZA MARISMA

POLITEKNIK NEGERI MALANG 2017 JURUSAN TEKNIK KIMIA JL. SOEKARNO HATTA NO. 09

(22)

NAMA

: SYAFNIAR AULIYA REZA MARISMA

HARI, TANGGAL

: Jumat, 25 Maret 2018

JUDUL

: LAPORAN RESMI PERUBAHAN KERJA MENJADI PANAS DAN PENENTUAN ENERGI DALAM

I.

TUJUAN

: 1. Membedakan berbagai jenis energi. 2. Membuktikan perubahankerja (w) menjadi panas dan sebaliknya. 3. Merumuskan neraca energi yang disusun dari hukum I Termodinamika. 4. Menghitung energi dalam pada sistem yang tertutup (panas yang tak mengalir).

ALAT DAN BAHAN : Alat

: Beaker Glass 250 mL Dan 1 L Termometer Ultrasonic Vibrator Stopwatch Gelas Ukur

Alat Pengubah Arus ( rectifier ) Alat Pengukur Arus Alat Pengukur Tegangan Kalorimeter Stopwatch

Bahan

: Aquades Minyak Goreng

FLOWCHART/ PROSEDUR

:

Aquades secukupnya dituang ke Ultrasonic Vibrator

Termometer dipasang dalam beaker glass berisi air/ aquades dan catat suhu awal ( T )

Kc

Keterangan

v

Aquades = 1,5 L

v

Tawal =27 OC Tawal =29 OC ( minyak )

Ultrasonic Vibrator dinyalakan, maka akan bergetar

v

-

Temperatur air diamati selama 35 menit, interval 5 menit

v

-

Setelah selesai, Beaker Glass berisi air dimasukkan ke dalam wadah/ Beaker Glass berisi air

v

-

Temperatur dalam Beaker Glass diamati sampai suhu awal/ lingkungan setiap 1 menit

v

Interval waktu menjadi 9 menit

Gambarkan kurva waktu terhadap suhu pada ultrasonik vibrator maupun pada Beaker Glass berisi air es

v

-

v

-

Mengulang prosedur 1-7 dengan mengganti air dengan minyak goreng

FLOWCHART/ PROSEDUR Air sebanyak 50 mL dimasukkan ke kalorimeter. Baca dan catat suhunya

Pengatur tegangan 8 dan 12 volt

Sumber listrik dan stopwatch dinyalakan bersamaan serta diaduk/ menggoyangkan kalorimeter nya

Baca dan catat pegukuran arus P tegangan

: Kc v

v

v

v

Amati suhu pada kalorimeter, interval setiap naik ± 3OC, matikan sumber listrik dan stopwatch

v

Mengulang langkah 1-6 dengan suhu yang berbeda yaitu ±5OC dan ±7OC

v

Mengulangi langkah 1-7 dengan tegangan yang berbeda yaitu 6 dan 7,5 volt

Hitung energi listriik dan energi dalam ( ∆U) air Q=V I T dan ∆U=mC∆t

v

v

Keterangan I.

72,061 gram ( kosong )

II.

71,659 gram ( kosong )

DATA PENGAMATAN

:

Pengamatan Massa Zat Massa kosong Beaker Glass 250 mL : 115,46

gram

Massa Beaker Glass + air

: 165,460

gram

Massa air

: 50

gram

Pengamatan Temperatur terhadap Vibrator No

Pemanasan

Pendinginan

Waktu ( menit )

Temperatur (OC)

1

5

27

1

29

2

10

27

2

29

3

15

28

3

28

4

20

28

4

28

5

25

29

5

28

6

30

29

6

28

7

35

30

7

28

8

28

9

27

Waktu ( menit )

Temperatur (OC)

Pengamatan Massa Zat Massa Beaker Glass 250 mL

: 114,9186

gram

Massa Beaker Glass + Minyak goreng

: 158,8680

gram

Massa minyak goreng

: 43,884

gram

No

Pemanasan Waktu ( menit

Temperatur (OC)

Pendinginan Waktu ( menit )

Temperatur (OC)

) 1

5

29

1

32

2

10

32

2

31

3

15

33

3

30

4

20

33

4

30

5

25

34

5

30

6

30

34

6

30

7

35

34

7

29

DATA PENGAMATAN No

Tegangan ( V

)

)

1

50,151

8

0,52

26,3

36,7

2

93,176

12,04

0,87

26,5

58,7

Tegangan 8 V

Arus ( A)

T awal (OC)

Massa air ( gr

T akhir (OC)

Tegangan 12V

Menit ke

TOC

No

Menit ke

TOC

5

29,3

1

5

29,9

2

10

33,1

2

10

37,3

3

15

36,2

3

15

44,4

4

20

38,4

4

20

49,2

5

25

37,5

5

25

53,9

6

30

36,7

6

30

58,7

No 1

ANALISA DATA a. Energi Listrik ( Q )

Q=VIT 1. Diketahui

:

V = 8V I = 0,52 mA

= 0,52 x 10-8 A

t = 30 menit

=1800 sekon

Ditanya

:Q

Jawab

:

E listrik ( 26,3 OC ) Q = 8 V x 0,52 x 10 -3A x 1800 sekon =748,8 Joule 2. Diketahui

:

V = 12,04 V I = 0,87 mA

= 0,87 x 10 -3 A

t = 30 menit

= 1800 sekon

Ditanya

:Q

Jawab

:

E listrik ( 16,6 OC )Q = 12,04 V x 0,87 x 10 -5 x 1800 sekon = 18,8546 Joule

b. Energi Dalam ( ∆U) Air ∆U = m C ∆T

1. Diketahui : m

= 50,151 gram

Cp air

= 4,2 J/ g.K

∆T

= ( 36,7 + 273 ) – ( 26,3 + 273 )

Ditanya

: ∆U

Jawab

:

E listrik ( 8 V ) ∆U

= 50,151 gram x 4,2 J/ gK x 10,4 K = 2190,59 Joule

2. Diketahui : m

= 93,716 gram

Cp air

= 4,2 J/ g.K

∆T

= ( 58,7 + 273 ) – ( 26,5 + 273 )

Ditanya

: ∆U

Jawab

:

E listrik ( 8 V ) ∆U

= 93,716 gram x 4,2 J/ gK x 32,2 K = 12674,15Joule = Q

3. ∆U Kalorimeter ( wadah alumunium ) ∆U ( 12 V ) Diketahui : m

= 71,659 gram

Cp air

= 0,91 J/ g.K

∆T

= ( 36,7 + 273 ) – ( 26,3 + 273 )

Ditanya

: ∆U

Jawab

:

E listrik ( 8 V ) ∆U

= 93,716 gram x 0,91 J/ gK x 10,4 K = 673,18 Joule

4. Heat Lost -

8V

= (∆Q wadah alumunium + ∆Q air ) – Q listrik = ( 2111,53 J + 2190,59 J) – 7,488 J = 4294,18 Joule

Jadi kehilangan panas pada tekanan 8V sebesar 4294,18 Joule

-

12 V

= (∆Q wadah alumunium + ∆Q air ) – Q listrik = ( 678,18 J + 12674,15 J) – 18,488 J = 13333,47 Joule

Jadi kehilangan panas pada tekanan 12 V sebesar 13333,47 Joule

PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini yaitu tentang modul 1 dan 2 mengenai energi (pengenalan berbagai bentuk energi) dan pengenalan energi dalam dimana, menggunakan alat masing-masing ultrasonic vibrator dan kalorimeter. Capaian pembelajaran mahasiswa disini, dapat membedakan berbagai jenis energi serta membuktikan perubahan kerja (W) menjadi panas dan sebaliknya, merumuskan neraca energi yang disusun dari hukum termodinamika 1 dan menghitung energi dalam pada sistem yang tertutup (proses yang tidak mengalir). Hukum Pertama Termodinamika 2.1 Konservasi Energi Konsep konsep energi da hipotesa bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan telah dikembangkan oleh para ilmuwan pada awal abad ke 19 yang telah dikenal sebagai Prinsip konservasi Energi. Hukum pertama termodinamika hanya merupakan salah satu agian dari pernyataan prinsip umum tersebut di atas dengan acuan khusus pada energi panas dan energi mekanis. Telah ditunjukkan dalam Sub bab 1.6 bila ada suatu sistem yang dibuat dengan siklus yang lengkap maka kerja bersih dilakukan atau dikenakan oleh atau kepada sistem tersebut. Selama energi tidapat diciptakan, energi mekanik ini harus didapatkan melalui transformasi dari beberapa sumber energi. Sekarang sistem telah dikembalikan ke kedudukan awalnya, karena itu energi dalamnya tidak diubah da dengan demikian energi mekanik tidak dihasilkan oleh sistem sendiri. Hanya energi lain yang dilibatkan dalam siklus berupa panas yang telah diberikan atau dibuang dalam proses yang bebeda-beda. Dengan prinsip konservasi energi, kerja bersih yang dilakukan oleh sistem sama dengan panas bersih yang diberikan ke sistem. Oleh karena itu, hukum pertama termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut : Bila sistem mengalami siklus siklus termodinamika maka panas bersih yang diberikan kepada sistem sama dengan kerja bersih yang dilaukan oleh sistem kepada sekelilingnya.

Perpindahan Energi Sebagai Panas Panas adalah perpindahan energi sebagai kerja yang yang berlangsung pada skala mikroskopik yang tidak berhasil diperhitungkan sewaktu menghitung besarnya kerja secara makroskopik. Dalam pandangan mikroskopik tidak ada oknum yang disebut panas; panas diperlukan oleh pandangan makroskopik untuk dapat memperhitungkan perpindahan energi mikroskopik yang tak terorganisasi, yang oleh ketidakaturannya tidak terungkapkan secara langsung oleh pandangan mikroskopik. Panas merupakan konsep yang sentral dalam telaah termodinamika Cara Menentukan Perpindahan Energi sebagai Kerja Untuk dapat melakukan analisa yang berhasil terhadap energi suatu sistem ( analisa energi sistem ) haruslah dapat ditentukan besarnya perpindahan energi sebagai kerja, yaitu kerja yang dilaukan terhadap atau oleh sistem. Sesudah mendefinisikan sistem, langkah berikut adalah mendefinisikan arah perpindahan energi yang positif. Berbagai perpindahan energi yang positif yang dipilih selalu harus ditampilkan dengan menunjukkan berbagai perpindahan energi tersebut pada sketsa sistem. ( Reynolds, C. William, 1982 ). Energi Energi disini merupakan suatu kemampuan untuk melakukan kerja, misalkan manusia bekerja karena memiliki energi yang berasal dari makanan dan mesin mobil dapat menggerakan mobil, karena mempunyai energi dari bahan bakar. Jika terdapat energi pasti terdapat sumber energi yaitu benda atau makhluk yang dapat memberikan atau menghasilkan energi, misal matahari, angin, air terjun, gas, listrik, batu baterai, batu bata, panas bumi, zat makanan, bahan bakar dsb. Satuan energi dalam satuan internasional adalah Joule (J). Satuan yang lain adalah kalori, dimana 1 joule = 0,24 kalori dan 1 kalori = 4,2 Joule

Energi dalam Konsep neraca energi disusun berdasarkan hukum 1 termodinamika yang misalnya listrik menjadi panas, panas menjadi gerak, energi gerak menjadi listrik dll. Energi pada sistem terdiri dari energi kinetik (Ek), energi potensial (Ep), dan energi dalam (U). Energi lingkungan terdiri dari panas yang diserap (Q) dan kerja

(W). Energi dalam yang akan dipraktikan menggunakan alat kalorimeter. Pada alat ini yaitu kesetimbangan energi untuk sistem tertutup. Jika tidak ada perpindahan zat yang menembus batasan sistem, yaitu antara sistem dan lingkungan, maka sistem disebut tertutup. Arus masuk kelur sistem tertutup, tidak ada energi dalam yang dipindahkan menerobos batasan sistem.

Ultrasonic vibrator Prinsip kerja dari Ultrasonic vibrator yaitu mengubah energi gelombang ultrasonik menjadi energi panas. Energi panas yang dihasilkan ditandai dengan perbedaan suhu awal sampel zat dan suhu akhir sampel zat. Pada praktikum kali ini bahan/sample zat yang digunakan adalah air dan minyak goreng Mengubah energi gelombang menjadi energi panas pada air. pertama air yang digunakan adalah aquades, aquades terlebih dahulu ditimbang sebanyak 50 gram. Pada prosedur jobsheet praktikum termodinamika, aquades yang diambil/ditimbang sebanyak 50 ml karena massa jenis air (ρ) 1

𝑔 ⁄𝑚𝑙 .

Perhitungannya sebagai berikut

50 ml ×

1 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑚𝑙

= 50 gram

Kedua air yang telah ditimbang di masukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml. Ketiga alat Ultrasonic vibrator diisi dengan aquades sebanyak 1,5 L (sampai erlenmeyer tercelip) dan masukkan erlenmeyer ke dalam alat dan tidak menyentuh dasar alat menggunakan bantuan klem dan statif. Siapkan termometer 100°C di dalam erlenmeyer untuk mengukur temperatur. Keempat hubungkan sumber listrik dan hidupkan alat, maka akan bergetar. Proses dilakukan selama 35 menit dimana interval 5 menit harus diamati perubahan suhu pada air. Data pengamatan pada tebel 1.a. Kelima erlenmeyer dimasukkan ke dalam bak berisi air dingin tuntuk menurunkan suhunya menjadi suhu awal. Tawal : 27°C (pemanasan) dan Takhir : 27°C (pendinginan) suhu awal dan suhu akhir harus sama. Waktu untuk proses pendinginan dilakukan selama 9 menit dengan interval wajtu 1 menit. Begitupun dengan percobaan pada minyak goreng, minyak diambil/ditimbang sebanyak 46 gram karena massa jenis minyak goreng (ρ) 0,92 𝑔⁄𝑚𝑙. Perhitungannya sebagai berikut minyak

50 ml ×

0,92 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑚𝑙

= 46 gram

tetapi pada saat proses penimbangan terdapat kesalahan yaitu menimbang

sebanyak 50 ml sehingga massa minyak goreng yang didapat sebanyak 43,884

gram. Proses yang dilakukan juga sama selama 35 menit dengan interval 5 menit untuk diamati temperaturnya. Tawal : 29°C (pemanasan) dan Takhir : 29°C (pendinginan). Suhu lingkungan atau awal pada air dan minyak goreng tidak sama atau berbeda karena perbedaan massa jenis zat.

PEMANASAN

PENDINGINAN

32 30 28 26 24

30

29 28 27 10

15

20

25

30

35

2

3

4

Aquades

5

6

7

8

Aquades

Pada grafik pemanasan aquades polanya naik, karena terdapat perubahan gelombang yang ditimbulkan menjadi panas Pada grafik pendinginan aquades polaya turun, karena mengembalikan suhu akhir menjadi suhu awal ( suhu lingkungan )

PENDINGINAN

PEMANASAN 34

36 34 32 30 28 26

32 30 28 26 5

10

15

20

25

30

35

Minyak

1

2

3

4

5

6

Minyak

Pada grafik pemanasan minyak polanya naik, karena terdapat perubahan gelombang yang ditimbulkan menjadi panas Pada grafik pendinginan minyak polaya turun, karena mengembalikan suhu akhir menjadi suhu awal ( suhu lingkungan ).

7

Kalorimeter Prinsip kerja kalorimeter adalah mengukur perbedaan suhu di sekitar wadah (Al) kalorimeter antara suhu awal dan suhu akhir atau suhu setelah reaksi. Perbedaan suhu yang dihasilkan dapat digunakkan unyuk menghitung panas yang dilepaskan dalam reaksi. Pada praktikum kali ini bahan yang digunakan adalah air kran atau aquades. Pertama menyiapkan kabel untuk alat pengukur tekanan dan arus, dan termometer digital. Kedua hubungkan alat rectifier pada sumber listrik dan tekan tombol on untuk mengukur tegangan dan arus pasang kabel pada lubang yang tersedia, untuk tegangan 8,0 Volt arus yang dihasilkan 0,52 mAmpere menggunakan alat voltmeter setelah mendapatkan data segera off kan alat rectifie. Ketiga

menyambungkan

kumparan

kawat

pada

alat

diambil/ditimbang air kran menggunakan wadah penampung alumunium pada alat sebanyak 50 ml karena massa jenis air (ρ)

kalorimeter 50 ml ×

dan

1 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑚𝑙

= 50 gram

1 𝑔⁄𝑚𝑙. Perhitungannya sebagai berikut. Keempat memasukan wadah ke dalam alat pasang kabel tegangan, arus dan termometer. Ukur suhu awal pada air dan air harus suhu lingkungan yaitu sebesar 26,3 °C tanpa menghidupkan (on) alat rectifier. Keenam barulah on kan alat rectifier dan stopwatch secara bersamaan selama 30 menit dan diamti suhu setiap interval 5 menit pada tabel pengangamatan 2.b. Lakukan hal yang sama menggunakan air kran.pada tengangan 12,04 Volt dan arus 0,87 mAmpere, sebelum mengukur suhu awal pada teganagn ini air juga harus suhu lingkungan/ruang. Tetapi air yang akan diambil/ditimbang menjadi 93,716 gram karena pada proses pertama airnya habis karena sudah mencapai suhu masksimum. Prosesnya sama selama 30 menit dan interval 5 menit untuk diamati perubahan suhu. Cata suhu awal dan akhir pada tabel pengamatan 2.a. Energi Dalam Internal ( Internal Energy ) dari Gas Pada Gas Ideal, energi dalam ( Internal Energy ) U hanya menunjukkan fungsi dari temperatur saja. Untuk gas ideal dapatlah ditulis, U = Cv . T + konstan................................................................................................... Untuk gas Van Der Waals energi dalam ( Internal Energy ) merupakan fungsi dari temperatur dan volume.

Jadi untuk gas Van Der Waals dapat ditulis U = Cv . T – a/v + konstan ( Nainnggolan, S. Werlin, 1977 )

Grafik Waktu terhadap Kenaikan Suhu pada alat Kalorimeter

Kalorimeter 70 60 50 40 30 20 10 0 5

10

15

20 8V

25

30

12 V

Pola Kurva Pada Tegangan 8 V Polanya naik kemudian turun, hal ini disebabkan karena pada saat praktikum air pada wadah penampang sedikit yaitu sekitar 50 gram dan pada saat mencapai suhu maksimum waktu 20 menit air mulai habis sehingga kumaran kawa pada alat kalorimeter tidak bisa memberikan tegangan dan arus akibatnya suhu menurun. Pada saat itu juga pengukur termometer terhadap sampai dasar wadah seharusnya menurut SOP hanya tercelup pada zat dan tidak boleh tercelup ke dasar.

Pola Kurva Pada Tegangan 12 V Polanya naik karena air yang diisi pada wadah mengenai kumparan kawat sehigga ketika suhu maksimum air tidak habis. Volume pada air yaitu 93,716 dan pengukur termometer digital tidak tercelup pada dasr wadah melainkan tercelup pada zat uji.

KESIMPULAN Kesimpulan pada praktikum kali ini adalah : 1. Energi yang terdapat pada alat Ultrasonic Vibrator adalah energi gelombang sedangkan energi yang terdapat pada alat alat Kalorimeter adalah energi listrk. 2. Pada alat Ultrasonic Vibrator perubahan yang dihasilkan dari energi gelombang menjadi panas karena adanya geraka ultrasonic sedangkan pada alat kalorimeter perubahan yang dihasilkan dari energi listrik menjadi panas karena adanya tegangan dan arus. 3. ∆U =m C ∆T = 2190,59 Joule = Q (8V) ∆U =m C ∆T = 12674,15 Joule = Q (12 V)

DAFTAR PUSTAKA 1. Suharti,

profiyanti

Hermien

dkk.

2013.MODUL

AJAR

PRAKTIKUM

THERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA. Politeknik Negeri.Malang. 2. Smith,

J.M.and

Van

Ness,H.C.2001.INTRODUCTION

TO

CHEMICAL

ENGINEERING THERMODYNAMICS 6th ed Mc Graw Hill.Singapore. 3. William

C.

Reynols

and

Henry

C.

Perkins

1977.TERMODINAMIKA

TEKNIK.ITB.BANDUNG 4. Nainggolan. S Werlin TEORI SOAL PENYELESAIAN TERMODINAMIKA. Armico Badung. Bandung

29 Maret 2018 Mengetahui, Dosen Pembimbing

(Cucuk Evi Lusiani.)

LAMPIRAN