II. PENENTUAN PANAS SPESIFIK BAHAN

I. Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum dari acara II Penentuan Panas Spesifik Bahan ini

adalah:

a. Mampu memahami salah satu metode penentuan panas spesifik bahan

hasil pertanian.

b. Dapat menentukan besarnya panas spesifik bahan hasil pertanian

II. Tinjauan Pustaka

Kalor dapat diperkirakan sebagai energi yang dipindahkan karena

perbedaan suhu. Energi sebagai kalor mengalir dari benda yang lebih panas

(suhu lebih tinggi) ke benda yang lebih dingin (suhu lebih rendah). Pada

tingkat molekul, ini berarti bahwa molekul molekul dari bagian yang lebih

panas kehilangan energi kinetiknya dan berpindah ke bagian yang lebih

dingin ketika kedua bagian tersebut bersentuhan. Akibatnya, energi kinetik

translasi rata-rata dari molekul-molekul benda yang lebih panas menurun atau

dikatakan suhunya turun. Pada benda yang lebih dingin suhunya meningkat.

Energi telah berpindah, atau kalor mengalir, diantara kedua benda tersebut

sampai tercapai suhu yang sama (Petrucci, 1985).

Sebuah cara sederhana tetapi efektif untuk mengukur kapasitas kalor pada

tekanan konstan menggunakan sebuah kalorimeter. Kalor ΔQ dibekalkan oleh

sebuah pemanas listrik kepada sebuah kalorimeter yang diisolasi dengan baik

yang berisi bahan contoh, dan sebuah termometer yang mengukur kenaikan

temperatur ΔT. Suatu bahan contoh dengan massa m dan kapasitas kalor jenis

c menyerap suatu jumlah kalor yang banyaknya sama dengan m c ΔT

(Kane, 1938).

Perubahan entalpi yang mengikuti perubahan fisika atau kimia dapat

diukur dengan kalorimeter. Pengukuran itu dilakukan dengan memantau

perubahan temperatur yang mengikuti proses yang terjadi pada tekanan tetap.

Salah satu cara untuk melakukan ini pada reaksi pembakaran adalah dengan

menggunakan kalorimeter adiabatik dan mengukur ΔT pada saat sejumlah zat

terbakar api dalam oksigen yang diberikan, dan kemudian menggunakan

kapasitas kalor sebagai faktor konversi (Atkins, 1999).

Salah satu penggunaan kalorimeter yang terpenting adalah penentuan kalor

spesifik zat. Dalam teknik dikenal sebagai metode campuran, contoh zat

dipanaskan sampai suhu tinggi, yang diukur secara akurat dan kemudian

dimasukkan secara cepat dalam kalorimeter yang berisi air dingin. Kalor yang

hilang oleh zat akan diterima oleh air dan kalorimeter. Dengan mengukur

suhu akhir campuran, kalor spesifik dapat dihitung (Doughlas, 1997).

Kalorimeter bahan bakar adalah alat ukur nilai kalor pembakaran suatu

bahan bakar cair. Prinsip kerja alat ini adalah dengan mengukur temperatur

air di dalam Kalorimeter sebelum dan sesudah pembakaran bahan bakar di

dalam kalorimeter tersebut. Akuransi pengukuran nilai kalor pembakaran

dengan menggunakan alat ini ditentukan pada kecermatan dalam mengamati

nilai temperatur air di dalam kalorimeter sebelum dan sesudah pembakaran di

dalam kalorimeter (Herlambang, 2004).

Apabila dua benda yang suhunya berbeda, disentuhkan satu sama lain

maka akhirnya suhu keduanya akan menjadi sama. Suhu akhir itu terletak

antar suhu masing – masing benda. Sewaktu menyentuh dua benda yang

suhunya berbeda, kita dapat memikirkan adanya sesuatu yang lalu kita sebut

panas, yang mengalir dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya

rendah. Pengaliran panas dari suatu benda menyebabkan suhu benda turun

dan sebaliknya. Banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1oC

tiap gram bahan disebut panas jenis bahan itu. Panas jenis memang

tergantung pada jenis bahan dan sebenarnya juga sedikir tergantung pada

suhu pula (Soedojo, 1986).

Panas spesifik tepung (kanji) kering adalah 1.54 kJ kg-1 oC-1 (0.37 kcal kg-1

oC-1); tepung padian (gandum, cantel) juga memiliki nilai yang sama. Panas

spesifik untuk padi-padian lain pada kadar lengas yang berlainan bisa

ditentukan menggunakan persamaan diatas. Panas spesifik bahan kering

sayuran dan buah-buahan adalah 0.8-0.9 kJ kg-1 oC-1, dan untuk susu kering

kaya lemak adalah 1.8-1.9 kJ kg-1 oC-1, menunjukkan bahwa panas spesifik

bahan kering pada bahan yang berlainan adalah sangat berbeda

(Anonima, 2011).

Kalorimeter berarti “mengukur panas”. Ketika aliran panas terjadi antara

dua benda yang terisolasi dari lingkungannya, jumlah panas yang hilang dari

satu benda harus setara dengan jumlah benda lainnya. Panas adalah yang

berpindah, jadi prinsipnya adalah prinsip kekekalan energi.Kuantitas panas

yang ditambahkan pada suatu benda sebagai positif danpada kuantitas yang

meninggalkan benda sebagai negative. Ketika sejumlah benda berinteraksi,

jumlah aljabar dari setiap kuantitas panas yang dipindahkan pada semua

benda harus sama dengan nol. Ini adalah Azas Black yang dasarnya adalah

kekekalan energi, Kapasitas panas spesifik aluminium : 900 J/kg oC

Kapasitas panas spesifik kaca : 840 J/kg oC (Anonimb, 2010).

Sifat intensif berhubungan dengan kapasitas panas adalah kalor jenis

(panas spesifik) yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan

untuk menaikkan suhu 1 g zat sebesar 10C. Untuk air, panas spesifiknya

adalah 4,18 Jg-1C-1. Kebanyakan zat mempunyai panas spesifik yang lebih

kecil dari air. Misalnya besi, panas spesifiknya hanya 0,452 J g-1 0C-1. Berarti

lebih sedikit panas diperlukan untuk memanaskan besi 1 g sebesar 10C

daripada air atau juga dapat diartikan bahwa jumlah panas yang akan

menaikkan suhu 1 g besi lebih besar dari pada menaikkan suhu 1 g air

(Anoninc, 2009).

Pengetahuan tentang panas spesifik sangat diperlukan untuk perhitungan

proses-proses pemanasan atau pendinginan. Panas spesifik bahan-bahan

pertanian sangat tergantung pada lengas bahan. Pada suhu kamar, panas

spesifik suatu bahan yang mengandung air dapat dihitung berdasarkan nilai-

nilai panas spesifik dari bahan kering dan airnya (Anonimd, 2011).

Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya

perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan

sejumlah panas. Besarnya panas spesifik untuk air disebabkan karena adanya

sedikit pengaruh dari laut terhadap cuaca. Pada musim dingin air laut lebih

lambat menjadi dingin dari daratan sehingga udara yang bergerak dari laut ke

darat lebih panas daripada udara dari darat ke laut. Demikian juga dalam

musim panas, air laut lebih lambat menjadi panas daripada daratan

(Anonime 2009).

Panas spesifik (Cp) bahan pangan adalah jumlah panas yang dibutuhkan

untuk meningkatkan temperatur satu satuan kuantitas bahan pangan sebesar

satu derajat dikali bobot produk dikali perubahan temperature yang

diinginkan, informasi tentang panas spesifik sangat penting apabila wujud

bahan pangan mengalami perubahan, maka nilai dari variable panas spesifik

harus dimasukkan dalam perhitungan beban panas (Jassin,2009).

Telah diusulkan (Ledward and Mitchell and areas 1992; Areas 1992)

bahwa sulit untuk menekan protein seperti plasma darah yang terbentuk dari

nondisulfida kovalen ketika dilakukan pemanasan pada konsentrasi air yang

rendah. Kemudian pada temperatur yang lebih rendah semua protein kecuali

agar – agar menunjukkan penurunan daya larut dengan meningkatnya panas

temperature dan kenaikan kandungan air (Mohammed, 2000).

III. Metode percobaan

a. Alat

1. Kalorimeter 1 unit

2. Thermometer

3. Alat pencatat

4. Pengukur waktu

5. Timbangan

6. Kompor listrik

b. Bahan

1. Air murni

2. Bahan hasil pertanian (kopi dan tepung beras)

c. Cara Kerja

1. Penentuan Panas Spesifik Bahan

Kalorimetri ditimbang (a gram) dan dicatat suhunya (T1)

Bahan hasil pertanian (kopi/tepung beras) ditimbang sebesar 25 gr

Bahan hasil pertanian yang sudah dipanaskan ditimbang (c gram), kemudian bahan dimasukkan ke dalam kalorimeter

Campuran bahan hasil pertanian diaduk secara perlahan dan dicatat suhu akhir campuran (T4)

Bahan hasil pertanian dipanaskan hingga merata sampai suhu 80oC

Air murni ditimbang (b gram) dan dicatat suhunya (T2), kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter.

Hitung panas yang diberikan oleh bahan :

Q = m¿ s ¿¿¿ c¿ s ¿¿¿ (T3 – T4 )

Hitung panas yang diterima oleh air :

Q = mw cw (T4 - T2 )

Hitung panas yang diterima oleh kalorimeter :

Q = mc cc (T4 - T1 )

Hitung panas spesifik bahan padat

2. Penggunaan EfisensiPenggunaanPanas dalamProses Pemanasan

Bahan Hasil Pertanian

IV. Hasil dan Pembahasan

a.1 Tabel 2.1 Penentuan Panas Spesifik

No

.

Nama Bahan Massa(gr) Suhu(oC)

1 Tepung Beras 25 80

2 Kalorimeter 122,8 26

3 Air murni 100 27

4 Air campuran - 33

Timbang air murni (a gram) dan catat suhunya (T1)

Timbang kopi (b gram) dan masukkan ke dalam air murni, aduk hingga merata dan catat suhunya (T2)

Nyalakan kompor listrik dan catat jam mulai menyalakannya

Panaskan campuran yang dimasukkan ke dalam beaker glass sampai suhu ± 80 °C (T3) sambil di aduk hingga merata dan

catat waktu yang diperlukan (t menit)

Setelah campuran sampai pada suhu tertentu (T3), angkat dan bersamaan dengan itu kompor listrik cepat dimatikan

Hitung jumlah kebutuhan panas bahan, jumlah panas yang diberikan dan efisiensi pemanasan

a.2 Pembahasan

Panas spesifik adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan

suhu 1 gram bahan sebesar 1 ºC. Panas spesifik bahan-bahan pertanian sangat

tergantung pada lengas bahan. Selain itu, panas spesifik juga berhubungan

dengan kapasitas kalor yang merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk

menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 ºC. Sebuah

kuantitas yang erat pula kaitannya dengan kapasitas kalor molar adalah

kapasitas kalor jenis (spesific heat capacity) dimana merupakan kalor yang

diperlukan untuk merubah satu bahan temperatur di dalam satu satuan massa

dari suatu zat (bahan-bahan pertanian).

Dalam praktikum acara 2 ini yaitu penentuan panas spesifik bahan- bahan

hasil pertanian, bahan yang digunakan adalah tepung beras dan kopi. Dimana

kita ketahui bahan ini sangat mudah untuk ditemukan dan dibuat baik di

rumah tangga ataupun pabrik skala besar. Dalam percobaan kali ini metode

yang digunakan dalam penentuan panas spesifik adalah metode menggunakan

alat ukur panas yaitu kalorimeter.

Pada perhitungan pertama kita menentukan besar Q air yang diperoleh dari

massa air dikalikan, panas spesifik air dikalikan selisih suhu campuran

dengan suhu air murni, sehingga diperoleh Q air sebesar 600 kal. Kemudian

menentukan Q kalorimeter dan diperoleh hasil sebesar 114,327 kal.

Kemudian menentukan Q bahan yang diperoleh dari selisih antara Q air dan

Q kalorimeter, dan diperoleh hasil sebesar 714,327 kal. Terakhir kita

menentukan C tepung dan diperoleh hasil sebesar – 0,608 kal gr/oC. Minus

menunjukkan bahwa reaksi melepas panas hal tersebut dikarenkan adanya

proses kenaikan suhu.

Kita ketahui bahwa nilai panas spesifik tepung beras dalam teori sebesar

0,37 kal/ g ºC. Hasil pada percobaan tidak sesuai dikarenakan faktor

kesalahan, seperti pada saat proses pemanasan bahan banyak yang tercecer

pada saat diaduk, penggunaan termometer yang kurang tepat pemakaiannya

karena saat digunakan skala termometer tidak dinormalkan terlebih dahulu

sehingga suhu yang diukur kurang tepat. Selain itu, setelah bahan dipanaskan

sampai mencapai suhu 80 ºC terlalu lama memasukkannya dalam kalorimeter

sehingga suhu dari bahan agak turun.

b.1 Tabel 2.2 Efisiensi Penggunaan Panas

P

(watt

)

m.air

(gr)

m.kop

i

(gr)

T.air

(oC)

T.camp

(oC)

T3

(oC)

t

(jam)

C.kopi

(kal/groC)

C.air

(kal/groC)

300 150 20 26 27 80 0,33 0,731 1

Sumber : Laporan Sementara

b.2 Pembahasan

Pada percobaan kedua yaitu Penentuan efisiensi panas dalam proses

pemanasan bahan hasil pertanian dalam hasil praktikum bertujuan untuk

menentukan besarnya kebutuhan energi. Besarnya energi yang digunakan

akan berpengaruh pada besarnya biaya produksi yang harus dikeluarkan.

Semakin besar efisiensi yang diperoleh maka biaya produksi semakin kecil

dan dapat ditekan. Untuk menentukan efisiensi penggunaan panas, kita

menentukan Q air terlebih dahulu, besar Q air yang diperoleh yaitu 150 kal.

Kemudian menentukan Q kopi dan diperoleh hasil sebesar 774,860 kal.

Besarnya kalori bahan adalah hasil penjumlahan dari kalor air dan kalor

kopi. Dari perhitungan, diperoleh hasil 942,860 kal. Kemudian Q kompor

sebesar 85179,600 kal. Maka besar efisiensi yang diperoleh sebesar 1,086 %.

Kita ketahui bahwa semakin besar nilai efisiensi maka banyak energi yang

diserap oleh bahan sehingga menghemat penggunaan energi. Ini berarti biaya

produksi dapat ditekan. Semakin kecil efisiensi panas maka semakin banyak

energi yang menghilang, berarti pemborosan energi dan memperbesar biaya

produksi suatu usaha. Kemudian faktor – faktor yang mempengaruhi efisiensi

adalah massa bahan, besarnya kalor spesifik bahan dan besarnya perubahan

suhu yang terjadi.

V. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum acara II Penentuan

Panas Spesifik dan Efisiensi Penggunaan Panas dalam Proses Pemanasan

Bahan Hasil Pertanian ini adalah:

1. Panas spesifik adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan

suhu 1 gram bahan sebesar 1 ºC.

2. Panas spesifik merupakan jumlah energi panas yang diserap atau

dilepaskan oleh satuan massa bahan dalam suatu perubahan suhu, tanpa

terjadi perubahan fasa bahan

3. Panas spesifik tepung beras yang diperoleh dari hasil percobaan adalah

0,608 kal/ g ºC.

4. Semakin besar nilai panas spesifik suatu bahan maka energi yang

dibutuhkan semakin besar, semakin kecil nilai panas spesifik suatu

bahan semakin kecil energi yang dibutuhkan.

5. Nilai panas spesifik dari setiap bahan berbeda – beda begantung pada

karakteistik bahan penyusunnya

6. Penyimpangan yang terjadi disebabkan karena kurang tepatnya

mengukur suhu bahan pada termometer, banyaknya bahan yang tercecer

saat diaduk pada proses pemanasan bahan.

7. Nilai Qkompor yang diperoleh dari hasil percobaan adalah 85179,600 kalori.

8. Nilai Qair yang diperoleh 150 kalori, dan nilai Qkopi diperoleh 774,860 kalori,

maka Qbahannya sebesar 924,860 kalori.

9. Besarnya efisiensi panas yang diperoleh 1,086%.

10. Semakin besar nilai efisiensi maka banyak energi yang diserap oleh

bahan, semakin kecil efisiensi panas maka semakin banyak energi yang

menghilang.

VI. Lampiran

Analisis Hasil Percobaan

a. Perhitungan Tabel 2.1

C kalorimetri = 0,133

Q air = m air . C air (T4 – T3)

= 100 . 1 (33 – 27)

= 100 . 1 . 6

= 600 kal

Q calorimeter = m kal . C kal (T4 – T2)

= 122,8 . 0,133 . (33 – 26)

= 122,8 . 0,133 . 7

= 114,327 kal

Q bahan = Q air + Q kal

= 600 + 114,327

= 714,327 kal

C tepung

Q lepas = Q terima

Qkalori + Q air = Q tepung

714,327 kal = m tepung. C tepung (T4 - T1)

714,327 kal = 25 . C tepung (33 – 80)

C tepung = 714,327

25 .(−47)

C tepung = - 0,608 kal/groC (reaksi melepas panas)

b. Perhitungan Tabel 2.2

P kompor (kal/jam)

1 watt = 1 J/s = 860,4 kal/jam

1 J = 0,239 kal

Q air = m air . C air (Tcamp – Tair)

= 150 . 1 (27 – 26)

= 150 . 1 . 1

= 150 kal

Q kopi = m kopi . C kopi (T3 – Tcamp)

= 20 . 0,731 . (80 – 27)

= 20 . 0,731 . 53

= 774,860 kal

Q bahan = Q air + Q kopi

= 150 + 774,860

= 924,860 kal

Q kompor = P kompor x t

= 300 . 860,4 . 0,33

= 85179,600 kal

η = Q bahan

Q komporx100 %

= 924,860

85179,600x 100 %

= 1,086 %

DAFTAR PUSTAKA

Anonima. 2011. Sifat Panas Bahan. www.bambangpurwantara.staff.ugm.ac.id.

Diakses pada tanggal 24 maret 2011 pukul 19.32 WIB.

Anonimb. 2011. Kalorimetri. www.detiku.cc.cc/2010/kalorimetri.html. Diakses

pada tanggal 24 maret 2011 pukul 20.00 WIB.

Anonimc. 2009. Kalorimetri, Kapasitas panas, Panas spesifik.

www.chemistry.org/marteri_kimia. Diakses pada tanggal 17 maret 2011

pukul 21.30 WIB.

Anonimd. 2011, Sifat termal produk pertanian. Tiamartiana.wordpress.com/2011.

Diakses pada tanggal 17 maret 2011 pukul 21.45 WIB.

Anonime. 2009. Thermokimia. Sahri.ohlong.com/thermokimia.cat 3105.html,

Diakses pada tanggal 17 maret 2011 pukul 22.00 WIB.

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Giancoli, Douglas. 1987. Fisika Jilid 1 Edisi Empat. Erlangga. Jakarta.

Herlambang, Bambang dan Djuhana. 2004. Rancang Bangun Sistem Pengamatan

Temperature Air Berbasis PC untuk Pengukuran Nilai Air Kalorimeter

suatu Prototipe Kalorimeter Bahan Bakar. Volum 28 hal 44. Tangerang.

Jassin, Ernawati. 2010. Kajian Eksperimental Nilai Konduktivitas Termal dan

Panas Spesifik beberapa Jenis Ikan. makassar

Kane, Joseph W. 1983. Fisika. Erlangga. Jakarta.

Mohammed, Z.H, S.E hill, J.R Mitchell. 2000. Covalent Crosslinking in Heated

Protein System. Journal of Food Science Vol 22 No 2. Institute of Food

Technologists.

Pettruci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Erlangga.

Jakarta.

Soedojo, 1986. Azas-Azas Ilmu Fisika. Gadjah mada university press. Yogyakarta