Pernahkah Anda bertanya-tanya dari mana informasi tentang kalori pada label makanan berasal? Bagaimana mungkin untuk mengetahui berapa banyak energi yang akan disediakan makanan tanpa benar-benar mempelajari jalurnya dari mulut ke sel apa pun yang berangin? mengkonsumsi molekul glukosa yang dihasilkan dari karbohidrat, lemak, dan protein yang membentuk porsi (non-air) makanan yang Anda makan?
Kandungan kalori, atau nilai kalori, suatu zat adalah jumlah energi yang dibebaskan ketika zat tersebut benar-benar "terbakar", atau mengalami pembakaran sempurna. Pembakaran adalah salah satu dari lima tipe dasar reaksi kimia, dan selalu terjadi dengan adanya gas oksigen (O2), dengan reaktan lain menjadi semacam bahan bakar (biasanya berbasis karbon).
- Nilai kalor suatu zat biasanya diberikan berdasarkan per jumlah, yaitu per mol (m) zat yang dibakar.
Bagaimana Energi Bahan Bakar Kalori Diukur?
Pertama, beberapa terminologi. SEBUAH kalori (kal) adalah jumlah kalor (energi) yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g (gram) air sebesar 1 derajat Celcius (°C). "Kalori" pada label nutrisi sebenarnya adalah kilokalori, atau kkal (1.000 kal). Dalam kimia, satuan standar energi adalah joule (J), sama dengan 4,18 kal. Jadi, 1 makanan "kalori" sama dengan (1.000)(4.18) J = 4.18 kJ.
Kandungan energi makanan diukur dengan memasukkan massa yang diketahui dari zat tertentu (misalnya, etanol, asam amino, glukosa) ke dalam alat yang disebut a kalorimeter bom dan mengukur jumlah panas yang dibebaskan ketika reaksi berlangsung hingga selesai. Hal ini dicapai dengan mengukur perubahan suhu massa air yang diketahui dalam kalorimeter tertutup.
Sub-ilmu ini, disebut kalorimetri, memungkinkan untuk perhitungan teoritis nilai kalori. Itu tergantung pada mengetahui bagaimana input energi yang diberikan mengubah massa air yang diketahui. Bahkan, kuantitas ini, yang disebut panas spesifik air, telah dikenal selama beberapa waktu dan dijelaskan di bawah ini. (Zat lain memiliki kalor spesifiknya sendiri untuk digunakan dalam situasi kimia yang berbeda.)
Cara Menghitung Nilai Kalor Bahan Bakar
Rumus untuk panas pembakaran (atau entalpi pembakaran) adalah persamaan:
H = m_C_ΔT
Di sini, H adalah panas yang dilepaskan oleh pembakaran, m adalah massa dalam gram air yang digunakan sebagai pengumpul panas, C adalah panas spesifik air (4,184 J/g⋅°C), dan T adalah perubahan suhu dalam °C.
Rumus nilai kalor sering terlihat berbeda dari ini, karena H dan C sering diwakili oleh simbol yang berbeda. Selama unit semua sejajar sehingga Anda memiliki unit energi (sebaiknya J), rumus nilai kalori yang tepat yang Anda gunakan tidak masalah.
Contoh Perhitungan Nilai Kalori
Sampel 15,5 gram etanol, C2H6O (alkohol dalam "minuman dewasa") dibakar dalam 2.000 g H2O (2 liter pada suhu kamar). Ini menghasilkan perubahan suhu 55 ° C. Berapa kalor pembakaran molar (panas pembakaran per mol) etanol? Lihat tabel periodik (lihat Sumberdaya) untuk berat molekul unsur.
Pertama, gunakan tabel periodik untuk menghitung jumlah mol etanol yang ada. 1 mol mengandung dua atom C (berat molekul, atau MW, 12,0 g; enam atom H (MW = 1,07 g); dan satu atom oksigen (MW = 16,0 g). Jadi 1 mol = (2)(12) + (6)(1) + 16 = 46,0 g. Anda memiliki 15,5 g, jadi Anda memiliki 15,5/46.0 = 0,336 mol.
Sekarang, lihat persamaan di atas untuk mengetahui energi yang dibebaskan dari massa m, nilai yang diketahui dari C, dan perubahan suhu T air:
H = (2.000 g)(4.184 J/g⋅°C)(55 °C) = 460.240 J = 460,24 kJ
Sekarang, bagi dengan jumlah mol yang ada untuk mendapatkan panas molar pembakaran etanol:
(460,24 kJ)/(0,336 mol) = 1.369 kJ/mol.
Ini adalah angka yang substansial, apa yang Anda harapkan dari sesuatu yang dapat digunakan untuk menggerakkan mobil.