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2013年3月,我国科学家研制出一种被称为“全碳气凝胶”的固态材料,其每立方厘米质量仅0.16毫克;它的内部有很多孔隙,孔状内有99.8%的空间;这种新材料可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复

2013年3月,我国科学家研制出一种被称为“全碳气凝胶”的固态材料,其每立方厘米质量仅0.16毫克;它的内部有很多孔隙,孔状内有99.8%的空间;这种新材料可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原;它看似脆弱不堪,其实能承受1400℃的高温.请根据你对全碳气凝胶性质的理解,判断下列说法中不可能的是(空气密度=1.29kg/m3)( ) A. 全碳气凝胶的密度大约是空气密度的六分之一 B. 全碳气凝胶制成的网球拍可能使击球能力减弱 C. 全碳气凝胶将能成为理想的储能保温和吸音材料 D. 全碳气凝胶将有望在海上漏油、净水等环境污染治理上发挥重要作用

我们先整理一下材料信息:

已知:

密度:0.16 毫克/立方厘米

孔隙率 99.8%(即固体部分仅占 0.2%)

可压缩至原体积 20% 并能恢复

耐温 1400℃


第 1 步:换算密度比较空气密度

空气密度 1.29 kg/m3=1.29×103 g/cm3=1.29 毫克/立方厘米1.29 \text{ kg/m}^3 = 1.29 \times 10^{-3} \ \text{g/cm}^3 = 1.29 \ \text{毫克/立方厘米}

全碳气凝胶 0.16 mg/cm30.16\ \text{mg/cm}^3

空气密度是气凝胶的:

1.290.168.06\frac{1.29}{0.16} \approx 8.06

也就是说气凝胶密度是空气密度的约 1/8.061/8.06

说法 A:说“大约是空气密度的六分之一”,比较一下:

180.125vs160.167\frac{1}{8} \approx 0.125 \quad \text{vs} \quad \frac{1}{6} \approx 0.167

真实值 0.16/1.290.1240.16/1.29\approx 0.124,更接近 1/81/8 而不是 1/61/6

但在物理选择题中,通常这种“大约六分之一”算合理近似还是错误呢?
1/8=0.1251/8=0.125,而 1/60.1671/6\approx 0.167,差异大约 34%,这就有点大了,但不少习题会认为 0.16/1.29 是约 1/8,而不是 1/6,因此 A 可能是不准确的,需要判断是否“不可能”。

如果这是单选题,要选“不可能”的一项,可暂保留。


第 2 步:说法 B
“制成的网球拍可能使击球能力减弱” —— 击球需要一定的质量和刚度传递动能。气凝胶太轻,击球时动量不足,确实可能减弱击球威力,这从物理上是可能的(虽然现实中不会用它做球拍主体,但题中是问“不可能”)。 所以 B 是可能的,不能选。


第 3 步:说法 C
“理想的储能保温和吸音材料”—— 储能(储热)需要材料有较高的比热容、或相变潜热;保温需要低热导率(气凝胶内部多孔,热导率低);吸音需要多孔结构使声能转化为热能。
气凝胶这三方面都可以,所以是可能的


第 4 步:说法 D
“海上漏油、净水等环境污染治理” —— 气凝胶轻质、疏水亲油(碳材料可改性)可吸油不吸水,且可回收,是可能的,已有研究报道。


那么最可能错误的是 A(密度算错约六分之一),虽然也有人认为近似成立,但精确算更接近八分之一,题干要求选“不可能的”。
考虑到 B、C、D 从性质看都是可行或可能的方向,只有 A 与事实数值差异较大,所以答案应选 A


最终答案

A\boxed{A}

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