题目内容
【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)
【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。
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