Thermochemistry Panas jenis = banyaknya panas (Joule) yang dibutuhkan oleh 1 gram zat untuk meningkat suhunya sebesar 1 0C

Problem 1.100 A 18.5 g sample of a metal absorbs 1170 J as its temperature increases from 25.0 to 92.5 0C. What is the specific heat of the metals? Suatu contoh logam, massanya 18,5 g menyerap panas sebanyak 1170 joule dan karenanya meningkat suhunya dari 25 0C menjadi 92,5 0C. Berapa panas jenis logam tersebut? the quantity of heat absorbed = q = 1170 J mass of sample = m = 18,5 g temperature increasement = ∆t = (92,5-25,0) 0C = 67,5 0C Specific heat = panas jenis = q/(m. ∆t) = 1170J/(18,5g x 67,5 0C) = 0,937 J/(g 0C)

Problem 2.100 When 25.0 g of a metal at a temperature of 90.0 0C is added to 50.0 g of water at 25.0 0C, the water temperature rises to 29.8 0C. The specific heat of water is 4.184 J/(g 0C). Find the specific heat of the metal. Ketika suatu logam bersuhu 90,0 0C bermassa 25,0 gram dimasukkan ke dalam 50,0 gram air bersuhu 25,0 0C, suhu air naik menjadi 29,8 0C. Panas jenis air = 4,184 J/(g 0C). Carilah panas jenis logam. The heat gained by the water equals the heat lost by the metal. Panas yang diterima oleh air = panas yang dilepaskan oleh logam. Peningkatan suhu air = ∆t air = (29,8-25,0)0C = 4,8 0C. massa air = 50,0 g The heat gained by the water= Panas yang diterima oleh air (q) = 4,184 J/(g 0C) x 50,0 g x 4,8 0C = 1004 J.

We can now find the specific heat of the metal Kita sekarang bisa temukan panas jenis logam The metal gave up the same quantity of heat that the water gained so that q = -1004 J Logam memberikan panas dalam jumlah yang sama dengan yang diterima oleh air, maka q = -1004 J The final temperature of the metal is the same as that of water so that Suhu akhir logam = suhu akhir air maka ∆t = 29.8 0C – 90.0 0C = -60.2 0C. Then Specific heat of the metal (panas jenis logam) = (-1004 J)/(25.0g x -60.2 0C) = 0.667 J/(g 0C)

Panas dalam Ilmu Gizi One Calorie, spelled with a capital C, is the energy unit still commonly used in nutrition; 1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ. Satu Calorie, ditulis dengan huruf C besar, adalah satuan energi yang biasa dipakai dalam ilmu gizi; sering ditulis secara salah kaprah sebagai Kalori = 1 kilo kalori = 4,184 kilo Joule 1 Kal = 1 kkal = 1000 kal = 4184 J Penulisan lain: 1 Cal = 1 kcal = 1000 cal

Padatnya kandungan energi dalam zat makanan 1 gram lemak mengandung bukan 9 calorie tetapi 9 kcal = 9 kilo calorie = 9000 calorie 1 gram protein mengandung bukan 4 calorie tetapi 4 kcal = 4 kilo calorie = 4000 calorie 1 gram karbohidrat mengandung bukan 4 calorie tetapi 4 kcal = 4 kilo calorie = 4000 calorie 1 calorie = banyaknya panas yang mampu menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 0C. 1 kilocalorie = banyaknya panas yang mampu menaikkan suhu 1 kilogram air sebesar 1 0C.

Liquids/Solids: J/(g 0C) cal/(g 0C) Air (udara) 1.0 0.239 Specific heats of some liquids and solids at ordinary conditions Panas jenis beberapa cairan dan padatan pada kondisi biasa Liquids/Solids: J/(g 0C) cal/(g 0C) Air (udara) 1.0 0.239 Water (air) 4.184 1.000 Ice (es) 2.1 0.502 Ethyl Alcohol/ethanol 2.2 0.526 Copper (Cu)/Tembaga 0.38 0.091 Iron (Fe)/Besi 0.46 0.110 Mercury (Hg)/Air raksa 0.14 0.033 Silver (Ag)/Perak 0.23 0.055

Problem 3.101 The temperature of a calorimeter is raised 2.2052 0C by passing a current through an electric heater immersed in the calorimeter. Dengan cara menyisipkan arus listrik ke dalam kalorimeter, suhu kalorimeter naik sebesar 2.2052 0C. The current delivers 3820.5 J. Find the heat capacity in J/0C of the calorimeter. Arus listrik melepaskan energi sebesar 3820,5 joule. Carilah kapasitas panas kalorimeter dalam joule per derajat Celcius. The heat capacity is the quantity of heat required to raise the temperature of the calorimeter 1 0C. Kapasitas panas adalah jumlah panas yang dibutuhkan agar suhu kalorimeter naik sebesar 1 0C.

Calorimeter

Contoh Kapasitas panas kalorimeter Heat capacity of calorimeter = 3820.5 J / 2.2052 0C = 1732.5 J/0C Setiap kenaikan suhu 1 0C merupakan indikator adanya pelepasan energi 1732,5 joule. Jika suhu naik 2 0C berarti dalam ruang reaksi ada pelepasan energi 2 x 1732,5 joule.

Problem 4.102 A fuel is burned in the calorimeter whose heat capacity was determined in problem 3.101. Suatu bahan bakar dibakar dalam kalorimeter yang kapasitas panasnya telah ditentukan dalam soal no3.101. Its temperature rises from Suhu kalorimeter naik dari 22.3102 to 23.9863 0C. Calculate the heat absorbed by the calorimeter and evolved by the fuel. Hitunglah panas yang diserap oleh kalorimeter dan yang dihasilkan oleh bahan bakar.

From problem 3. 101, the heat capacity of the calorimeter is 1732 From problem 3.101, the heat capacity of the calorimeter is 1732.5 J/0C . Dari soal no 3.101, kapasitas panas kalorimeter = 1732,5 joule per derajad Celcius. The heat absorbed depends on the heat capacity and the temperature change; Panas yang diserap tergantung pada kapasitas panas dan perubahan suhu: kapasitas panas = 1732.5 J/0C ∆t = (23.9863 – 22.3102) 0C = 1.6761 0C q = (1732.5 J/0C) x 1.6761 0C = 2903.8 J The fuel therefore emitted 2903.8 J Jadi bahan bakar menghasilkan 2903,8 joule

Problem 5.102 A 0.1000-g sample of liquid benzene, C6H6, is burned, C6H6 (l) + 7 ½ O2 (g)  3H2O(l) + 6 CO2 (g) in a calorimeter whose heat capacity is 1602 J/0C. The combustion of benzene causes a temperature rise of 2.609 0C. Calculate the molar heat of combustion for benzene. 0,1 gram contoh benzene cair, C6H6 dibakar dalam kalorimeter yang kapasitas panasnya 1602 J/0C. Pembakaran benzene menyebabkan kenaikan suhu 2,609 0C. Hitunglah panas molar pembakaran benzene.

The quantity of heat evolved is Banyaknya panas yang dihasilkan (q) = (1602 J/0C) x 2,609 0C = 4180 joule Thus 4180 J are evolved during the combustion of 0.1000 g of C6H6. 4180 joule ini dihasilkan selama pembakaran 0,1 gram C6H6. We want to calculate the heat evolved by the combustion of 1 mole of C6H6. The conversion factor is 78 g/1mol. Kita ingin menghitung banyaknya panas yang dihasilkan oleh 1 mole C6H6. Perlu faktor konversi yakni massa molar C6H6 yaitu 78.11 g/1mol. (6x12,01115 + 6x1,00797 = 78,11)(MM C6H6 =6xMAC + 6xMAH) Banyaknya benzene =0,1 g / (78,11 g/mole) = 0,00128mole Maka panas molar benzene = 4180 joule / 0,00128 mole = 3264998 joule/mole = 3265 kJ/mole

The combustion of C6H6 is a typical exothermic reaction. Pembakaran C6H6 adalah reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm) Energy change (∆E) = E products – E reactants = -3265 kJ/mole Products = 3 H2O (l) + 6 CO2 (g) Reactants = C6H6 (l) + 7 ½ O2 (g) Thermochemical reaction: C6H6(l) + 7 ½ O2(g) 3 H2O(l) + 6 CO2(g) ∆E= -3265 kJ Jika benzene yang dibakar 2 mole maka: 2C6H6(l) + 15O2(g) 6H2O(l) + 12CO2(g) ∆E= -6530 kJ

Problem 6.103 reaksi endoterm In his discovery of oxygen, Joseph Priestley (1774) used solar energy to decompose red mercury (II) oxide. Dalam penemuannya akan oksigen, Joseph Priestley tahun 1774 menggunakan energi matahari untuk menguraikan HgO. The decomposition of 0.2000 g HgO (c) in a closed vessel at constant temperature absorbs 0.08044 kJ. Peruraian 0,2 gram HgO kristal dalam wadah tertutup berlangsung pada suhu tetap tapi menyerap energi 0,08044 kilo joule. HgO (c)  Hg (l) + ½ O2 (g) Calculate the heat absorbed in decomposing 1 mole of HgO (molar mass 216.59 g/mol) Hitunglah panas yang diserap selama peruraian 1 mole HgO (massa molar 216,59 g/mol)

Diterpa matahari tetapi tidak tambah panas = salah satu tanda bahwa reaksi menyerap energi Panas yang diserap = 0,08044 kJ / 0,2 g HgO = 0,4022 kJ / g HgO Mengkonversi gram ke mole: karena tiap 1 mol HgO = 216,59 g HgO maka 1 g HgO = 1/216,59 mole HgO Panas yang diserap = 0,4022 kJ / (1/216,59) mole HgO = 87,1125 kJ / mole HgO HgO (c)  Hg (l) + ½ O2 (g) ∆E = +87,11 kJ Reaksinya endoterm (menyerap energi)

Penggunaan ∆E dan ∆H ∆E diukur pada VOLUME dan SUHU tetap ∆E menunjukkan perubahan energi ∆H diukur pada SUHU dan TEKANAN tetap ∆H menunjukkan perubahan entalpi (Greek: enthalpo = warming up = pemanasan) The difference is small but real. ∆E dan ∆H hanya beda dalam kondisi pengukuran, tetapi perbedaan hasilnya sangat kecil dan yang diukurpun sama. Misal pembakaran benzene: kalau diukur dengan ∆E = -3265 kJ tapi dengan ∆H = -3269 kJ per mol nya

Hess Law (Germain Hess, 1840) We cannot alter the quantity of heat obtained from a chemical reaction by changing the method of carrying out the reaction. Hukum Hess: Kita tidak dapat mempengaruhi jumlah panas yang didapat dari suatu reaksi kimia dengan cara mengubah metode reaksinya. Misal Carbon bisa dibakar dengan 2 metode: (1) dijadikan CO dulu baru CO2 (2) langsung dijadikan CO2 Jumlah panas yang dihasilkan keduanya tidak akan berbeda

Penerapan Hukum Hess dalam Thermokimia C (graphite) + ½ O2 (g)  CO (g) ∆H = -110.524 kJ CO (g) + ½ O2 (g)  CO2 (g) ∆H = -282.985 kJ ------------------------------------------------------------------- + C (graphite) + O2 (g)  CO2 (g) ∆H = -393.509 kJ Reaksi eksoterm bisa dibalik menjadi endoterm, misal air diuraikan dengan elektrolisa H2 (g) + ½ O2 (g)  H2O (l) ∆H = -286 kJ H2O (l)  H2 (g) + ½ O2 (g) ∆H = +286 kJ

Berlanjut ke materi selanjutnya Perubahan Bentuk dan Energi

Bond energy values for one mole of bond Nilai energi ikatan per mole ikatan kJ/mole C-H 416 C-C 339 C-F 490 C-Cl 326 C-Br 285 C-I 213 H-F 569 Jadi dalam CH4 terdapat energi ± 4 x 416 kJ per mole