Question

【题目】如图所示，气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体，孔状内有99.8%的空间。这种新材料密度仅为3kg/m3，看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400℃的高温。若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原。据悉2018年美国宇航局派宇航员登陆火星时，就将用它制成隔热宇航服。

（1）从上述介绍中，可以判断气凝胶这种物质具有哪些优异的物理属性？请说出两点。

（2）有人做过这样一个实验：在一金属块表面涂上6mm厚的气凝胶，结果在1kg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损。若金属块的表面积为5m2，则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少？

（3）某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造，重1.58×106N，若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机，则需“气凝胶”的质量为多少？（g取10N/kg、钢的密度为7.9×103kg/m3）

Answer 1

【答案】（1）密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性（2）0.09kg（3）60kg．

【解析】（1）由题意知，“气凝胶”的特点有：密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性等；

（2）覆盖在金属块上气凝胶的体积：V=Sh=5m2 ×6×10-3 m=0.03m3 ，

由ρ=m/V可得，覆盖在金属块上的气凝胶质量：m=ρV=3kg/m3 ×0.03m3 =0.09kg；

（3）钢材的质量：m=G/g=1.58×106N/10N/kg=1.58×105 kg，

由ρ=m/V可得钢材的体积：V钢 =m钢/ρ钢=1.58×105kg/7.9×103kg/m3=20m3 ，

由题知，气凝胶的体积：V=V钢 =20m3 ，

气凝胶的质量：m′=ρV′=3kg/m3 ×20m3 =60kg。