Một miếng hợp kim nhỏ gồm đồng pha với thiếc. Hãy nêu cơ sở lý thuyết và phương án thí nghiệm để xác định tỉ lệ phần trăm khối lượng đồng có trong hợp kim. Dụng cụ: Bình nước, ống nghiệm có thể chứa miếng hợp kim trên và nổi trong nước, một thước đo chiều dài. Xem khối lượng riêng của nước, đồng, là đã biết.

 Cơ sở lý thuyết:

- Khi ống nghiệm nổi trong nước: Trọng lượng ống cân bằng với lực đẩy Acsimet: P₀ = P_A 

 P₀ = D_n.10.h₁.S  (1)

(S: tiết diện ống nghiệm)

- Bỏ miếng hợp kim vào trong ống nghiệm và nhúng ống nghiệm vào nước, ống nổi trong nước (không chạm đáy): => P’ = F_A’

         P₀ + P_hk = D_n.10.h₂.S  (2)

         (P_hk: trọng lượng miếng hợp kim)

Từ (1) và (2) => P_hk = D_n.10.S.(h₂ – h₁)

      m₁ + m₂ = D_n.S(h₂ – h₁)   (3)

(D₁, m₁, V₁ là khối lượng riêng, khối lượng, thể tích của đồng)

(D₂, m₂, V₂ là khối lượng riêng, khối lượng, thể tích của thiếc)

- Đổ nước vào ống nghiệm, mực nước là h₃. Thả miếng hợp kim vào ống mực nước dâng lên h₄. Thể tích của miếng hợp kim là V = S(h₄ – h₃)

          à V₁ + V₂ = S(h₄ – h₃)

          à  S(h₄ – h₃)            (4)

Từ (3) => m₂ = D_n.S.(h₂ – h₁) – m₁

Thay vào (4) = S(h₄ – h₃)

=>  = S(h₄ – h₃)

=> m₁ =

Vậy : D_nS(h₂ – h₁)

=>        (*)

 Các bước tiến hành:

+ Xác định m₁ + m₂

- Thả ống nghiệm vào bình nước, đo chiều cao phần ống nghiệm ngập trong nước là h₁ (Đo bằng thước đo chiều dài)

- Bỏ miếng kim loại vào ống, thả ống vào bình nước (ống không chạm đáy bình), đo chiều cao phần ống nghiệm ngập trong nước là h₂.

+ Xác định thể tích miếng hợp kim:

Đổ một lượng nước cao h₃ vào ống nghiệm.

- Thả miếng hợp kim vào ống, đọc mực nước dâng lên h₄

+ Xác định tỉ lệ phần trăm khối lượng đồng có trong miếng hợp kim.

- Thay các giá trị h₁, h₂, h₃, h₄ vào (*) ta tính được tỷ lệ phần trăm khối lượng của đồng trong miếng hợp kim.