Question

【題目】閱讀短文，回答問題

近日，浙江大學(xué)的科學(xué)家們研制出了一種超輕材料，這種被稱為“全碳?xì)饽�膠”的固態(tài)材料密度僅每立方厘米 0．16 毫克，是迄今為止世界上最輕的材料.“氣凝膠”是半固體狀態(tài)的凝膠經(jīng)干燥、去除溶劑后的產(chǎn)物，外表呈固體狀，內(nèi)部含有眾多孔隙，充斥著空氣，因而密度極小.浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超教授的課題組將含有石墨烯和碳納米管兩種納米材料的水溶液在低溫環(huán)境下凍干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最輕材料”的紀(jì)錄.此前的 “世界紀(jì)錄保持者”是由德國科學(xué)家在 2012 年底制造的一種名為“石墨氣凝膠”的材料，密度為每立方厘米 0．18 毫克.據(jù)介紹，“全碳?xì)饽�膠”還是吸油能力最強(qiáng)的材料之一.現(xiàn)有的吸油產(chǎn)品一般只能吸收自身質(zhì)量 10 倍左右的有機(jī)溶劑，而“全碳?xì)饽�膠”的吸收量可高達(dá)自身質(zhì)量的 900 倍.全碳?xì)饽�膠將有望在海上漏油、凈水甚至凈化空氣等環(huán)境污染治理上發(fā)揮重要作用.傳統(tǒng)的 氣凝膠制作方式往往無法批量生產(chǎn)，但課題組新創(chuàng)的“低溫凍干法”令氣凝膠的生產(chǎn)過程更加便捷，也使這種超輕材料的大規(guī)模制造和應(yīng)用成為可能.

請(qǐng)根據(jù)上述材料和你學(xué)過的物理知識(shí)，完成下列問題：

（1）人們把氣凝膠稱作 “凝固的煙”，用確切的物理語言來說是指它的__________很小（選填“質(zhì)量”或“密度”）.

（2）文中提到“全碳?xì)饽�膠”的固態(tài)材料密度是__________kg/m3.

（3）下列“全碳?xì)饽�膠”實(shí)際應(yīng)用中，不可能實(shí)現(xiàn)的是（_______）

A. 做打樁機(jī)的重錘 B．做電影場景中倒塌的“墻壁”

C．清洗廚房的油煙機(jī) D ．吸除冰箱內(nèi)的異味

（4）2dm3 的“全碳?xì)饽�膠”最多能吸收的有機(jī)溶劑重力為__________ N． （g 取 10N/kg）

（5）航天飛機(jī)的總質(zhì)量為 1×106kg，航天飛機(jī)的材料密度約為 4.0×103kg/m3，若采用全碳?xì)饽�膠制造一架同樣大小的飛機(jī)，則需“氣凝膠”質(zhì)量__________kg.

Answer 1

【答案】密度 0.16 A 2.88 40

【解析】

（1）“煙”能夠飄在空氣中，所以用物理語言來說是指它的密度很��；

（2） “全碳?xì)饽�膠”的固態(tài)材料密度是“每立方厘米0.16 毫克”即ρ膠=0.16mg/cm3=0.16kg/m3；

（3）A. 打樁機(jī)的重錘須密度很大的物體。故A不能實(shí)現(xiàn)；

B．電影場景中倒塌的“墻壁”需要密度很小的物體，才不容易傷害到演員。“全碳?xì)饽�膠”密度極小，故B是可以實(shí)現(xiàn)的；

C．由文中“‘全碳?xì)饽�膠’還是吸油能力最強(qiáng)的材料之一”可知，用全碳?xì)饽�膠清洗廚房的油煙機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的；

D．因全碳?xì)饽�膠具有“‘內(nèi)部含有眾多孔隙’、‘凈化空氣’”等特點(diǎn)，所以用來吸除冰箱內(nèi)的異味是可以實(shí)現(xiàn)的。

（4）“全碳?xì)饽�膠”的體積V=2dm3=2×10-3m3，密度ρ膠=0.16kg/m3，所以其質(zhì)量為m=ρV=0.16kg/m3×2×10-3m3=3.2×10-4kg。因“‘全碳?xì)饽�膠’的有機(jī)溶劑吸收量可高達(dá)自身質(zhì)量的 900 倍”，所以“全碳?xì)饽�膠”最多能吸收的有機(jī)溶劑質(zhì)量為m’=900m=900×3.2×10-4kg=0.288kg。則“全碳?xì)饽�膠”最多能吸收的有機(jī)溶劑重力為G=m’g=0.288kg×10N/kg=2.88N。

（5）航天飛機(jī)的總體積為V===250m3，這些體積全部采用全碳?xì)饽�膠制造，則其質(zhì)量為m膠=ρ膠V=0.16kg/m3×250m3=40kg。