Question

19．气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名．1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号“凝固的烟”．2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的纪录．把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形--这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给浙江大学高分子科学与工程学系高超教授留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？
近日，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，是迄今为止世界上最轻的材料．“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小．浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最轻材料”的纪录．此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料，密度为每立方厘米0.18毫克．据介绍，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一．现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂，而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍．
全碳气凝胶将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用．传统的气凝胶制作方式往往无法批量生产，但课题组新创的“低温冻干法”令气凝胶的生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能．
（1）人们把气凝胶称作“凝固的烟”，用确切的物理语言来说是指它的密度很小（选填“质量”或“密度”）．文中提到“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，也就是1.6×10^-4g/cm³．
（2）一块100cm³的全碳气凝胶放在一朵花上，该气凝胶的质量为0.016g．
（3）研究表明，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，它最多能吸收自身质量900 倍的有机溶剂，则 100cm³ 的“全碳气凝胶”最多能吸收的有机溶剂重力为0.144 N．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）单位体积的某种物质的质量叫这种物质的密度，其单位：1g=1000mg；
（2）已知“全碳气凝胶”的密度和体积，利用公式m=ρV得到其质量．
（3）已知物质质量和吸附有机溶剂的能力，可以得到吸附的有机溶剂的质量；已知质量，利用公式G=mg得到重力．

解答 解：（1）“全碳气凝胶”的固态材料是世界上最轻的固体，用确切的物理语言来说是指它的 密度很小．0.16mg/cm³，合1.6×10^-4g/cm³．
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得，气凝胶的质量：
m=ρV=1.6×10^-4g/cm³×100cm³=0.016g．
（3）气凝胶吸附的有机溶剂质量为m′=900m=900×0.016g=14.4g=0.0144kg
有机溶剂受到的重力为G=m′g=0.0144kg×10N/kg=0.144N．
故答案为：（1）密度；1.6×10^-4；（2）0.016；（3）0.144．

点评 此题以新材料的特点考查了密度单位的物理意义和计算公式的应用，体现了物理知识与科学发展的密切关系，难度不大，注意单位换算要正确．