Question

【題目】如圖所示，氣凝膠是一種多孔狀、類似海綿結構的硅元素固體，孔狀內有99.8%的空間。這種新材料密度僅為3kg/m3，看似脆弱不堪，其實非常堅固耐用，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復原。據悉2018年美國宇航局派宇航員登陸火星時，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具有哪些優異的物理屬性？請說出兩點。

（2）有人做過這樣一個實驗：在一金屬塊表面涂上6mm厚的氣凝膠，結果在1kg的炸藥爆炸中氣凝膠毫發無損。若金屬塊的表面積為5m2，則覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量為多少？

（3）某大型飛機采用現在盛行的超高強度結構鋼制造，重1.58×106N，若采用“氣凝膠”代替鋼材來制造一架同樣大小的飛機，則需“氣凝膠”的質量為多少？（g取10N/kg、鋼的密度為7.9×103kg/m3）

Answer 1

【答案】（1）密度小、耐高溫、隔熱性好、富有彈性（2）0.09kg（3）60kg．

【解析】（1）由題意知，“氣凝膠”的特點有：密度小、耐高溫、隔熱性好、富有彈性等；

（2）覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積：V=Sh=5m2 ×6×10-3 m=0.03m3 ，

由ρ=m/V可得，覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量：m=ρV=3kg/m3 ×0.03m3 =0.09kg；

（3）鋼材的質量：m=G/g=1.58×106N/10N/kg=1.58×105 kg，

由ρ=m/V可得鋼材的體積：V鋼 =m鋼/ρ鋼=1.58×105kg/7.9×103kg/m3=20m3 ，

由題知，氣凝膠的體積：V=V鋼 =20m3 ，

氣凝膠的質量：m′=ρV′=3kg/m3 ×20m3 =60kg。