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8mm厚的气凝胶，结果在lkg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损．若金属块为体积为1m3的立方体，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2.32×106N，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？（钢的密度为7.9×103kg/m3 ， g取10N/kg ）

Answer 1

【答案】
（1）解：由题意知，气凝胶的密度仅为3kg/m3，说明其密度小；

气凝胶非常坚固耐用，最高能承受1400℃的高温，说明其耐高温；

若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原，说明其弹性好．

（2）解：正方体金属块的体积V=1m3，

由V=a3得，正方体金属块的边长：

a= = =1m，

则正方体的表面积：

S=6a2=6×（1m）2=6m2，

覆盖在金属块上气凝胶的体积：

V=Sh=6m2×8×10﹣3m=0.048m3，

由ρ= 得，覆盖在金属块上的气凝胶质量：

m=ρV=3kg/m3×0.048m3=0.144kg；

（3）解：由G=mg得，钢材的质量：

m= = =2.32×105kg，

由ρ= 得，钢材的体积：

V钢= = ≈29.37m3，

由题意知，气凝胶的体积：

V=V钢=29.37m3，

气凝胶的质量：

m′=ρV′=3kg/m3×29.37m3≈88kg．

【解析】（1）根据题意提供的信息找出气凝胶突出的物理特性；（2）根据题意求出覆盖在金属块上气凝胶的体积，根据密度公式的变形公式求出气凝胶的质量；（3）知道钢材的质量和钢的密度，利用密度公式的变形公式V= 求出钢材的体积即气凝胶的体积，然后利用公式m=ρV求出气凝胶的质量．
【考点精析】利用物质的物理特征对题目进行判断即可得到答案，需要熟知物质存在的三种状态：固态、气态、液态．