Question

【題目】如圖所示，氣凝膠是一種多孔狀、類(lèi)似海綿結(jié)構(gòu)的硅元素固體，孔狀內(nèi)有99.8%的空間。這種新材料密度僅為3 kg/m3，看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400 ℃的高溫。若將其壓縮至很小體積之后也能迅速?gòu)?fù)原。據(jù)悉2018年美國(guó)宇航局派宇航員登陸火星時(shí)，就將用它制成隔熱宇航服。

(1)從上述介紹中，可以判斷氣凝膠這種物質(zhì)具有哪些優(yōu)異的物理屬性？請(qǐng)說(shuō)出兩點(diǎn)：________、________。

(2)有人做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一金屬塊表面涂上8 mm厚的氣凝膠，結(jié)果在1 kg的炸藥爆炸中氣凝膠毫發(fā)無(wú)損。若金屬塊的表面積為5m2，則覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量為多少？

(3)某大型飛機(jī)采用現(xiàn)在盛行的超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造，重2.37×106 N，若采用“氣凝膠”代替鋼材來(lái)制造一架同樣大小的飛機(jī)，則需“氣凝膠”的質(zhì)量為多少？(g＝10 N/kg，鋼的密度為7.9×103 kg/m3)

Answer 1

【答案】密度小、耐高溫隔熱性好、富有彈性0.12 kg90 kg

【解析】

（1）根據(jù)題意知道，“氣凝膠”的優(yōu)異的物理屬性是：密度小、耐高溫、隔熱性好、富有彈性等。

（2）根據(jù)題意知道，需要覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積是：V=Sh=5m2 ×8×10-3 m=0.04m3，

由ρ=mV知道，覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量是：m=ρV=3kg/m3 ×0.04m3 =0.12kg；

（3）由G=mg知道，鋼材的質(zhì)量是：m=G/g=2.37×106N/10N/kg=2.37×105 kg，

所以，鋼材的體積是：V鋼 =m鋼/ρ鋼=2.37×105kg/7.9×103kg/m3=30m3，

即氣凝膠的體積是：V=V鋼 =30m3，

所以，需要的氣凝膠的質(zhì)量是：m′=ρV′=3kg/m3 ×30m3 =90kg。