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3 kg/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8 mm厚的气凝胶，结果在1 kg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2.37×106 N，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＝10 N/kg，钢的密度为7.9×103 kg/m3)

Answer 1

【答案】密度小、耐高温隔热性好、富有弹性0.12 kg90 kg

【解析】

（1）根据题意知道，“气凝胶”的优异的物理属性是：密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性等。

（2）根据题意知道，需要覆盖在金属块上气凝胶的体积是：V=Sh=5m2 ×8×10-3 m=0.04m3，

由ρ=mV知道，覆盖在金属块上的气凝胶质量是：m=ρV=3kg/m3 ×0.04m3 =0.12kg；

（3）由G=mg知道，钢材的质量是：m=G/g=2.37×106N/10N/kg=2.37×105 kg，

所以，钢材的体积是：V钢 =m钢/ρ钢=2.37×105kg/7.9×103kg/m3=30m3，

即气凝胶的体积是：V=V钢 =30m3，

所以，需要的气凝胶的质量是：m′=ρV′=3kg/m3 ×30m3 =90kg。