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3 kg/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8 mm厚的氣凝膠，結果在1 kg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2.37×106 N，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＝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）根據題意知道，“氣凝膠”的優異的物理屬性是：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量是：m=ρV=3kg/m3 ×0.04m3 =0.12kg；

（3）由G=mg知道，鋼材的質量是：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，需要的氣凝膠的質量是：m′=ρV′=3kg/m3 ×30m3 =90kg。