题文

2007年10月24日18时05分，搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。嫦娥一号是我国自主研制的第一颗月球探测卫星，它的成功发射，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要的一步。 （1）运载火箭的燃料有什么特殊要求？ （2）返回舱在返回地面的过程中，其表面与大气层剧烈摩擦，温度可达到七八千摄氏度；为了防止返回舱被烧毁，目前众多飞船所普遍采用的方法是用石棉或玻璃等与一种叫酚醛的物质组成的无机复合材料涂在飞船表面，这样作起到了什么作用？试用物理学的观点给予解释。

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）运载火箭的燃料要求具有较高的热值，以便单位质量的燃料能释放出更多的能量。为了便于储存和携带，可将燃料经过增大压强或降低温度等办法，将其液化成液态。 （2）返回舱表面与大气层剧烈摩擦，是克服摩擦做功的过程，属于机械能转化为内能；巨大的热量会使飞船表面烧毁，故在其表面涂上一层无机复合材料，此材料的熔化、汽化或升华过程，即可吸收所产生的热量，以起到保护火箭表面的作用。

据专家权威分析，试题“2007年10月24日18时05分，搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征..”主要考查你对  液化现象、方法及其应用，新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

液化现象、方法及其应用新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）

考点名称：液化现象、方法及其应用

• 定义：
  物质从气态变为液态的过程叫液化。
  

• 特点：
  液化放热。
  
  液化方法：
  (1)降低温度；
  
  (2)压缩体积。
  当气体的温度降低到足够低的时候，所有的气体都可以液化，其中温度降到足够低是指气体的温度下降至沸点或沸点以下。小同的气体液化的温度不同。利用这种性质可以分离物质。用压缩体积的方法可以使大多数的气体液化，如日常生活中使用的煤气以及气体打火机用的燃气，就是用压缩体积的方法使它们液化的，有的气体单靠压缩不能使它们液化，必须同时降低温度才行。
  

• 液化放热在生活中的应用：
        冬天手感到冷时，可向手哈气，是因为呼出的水蒸气液化放热；被锅内喷出的水蒸气烫伤比开水还厉害，是因为水蒸气液化过程要放热。浴室通常用管道把高温水蒸气送入浴池，使池中的水温升高是利用液化放热来完成的。

• “白气”
  1．含义：“白气”不是水蒸气，因为水蒸气是无色透明的气体，是看不见的。当水蒸气遇到外界温度较低的空气时，放热液化形成小水珠，悬浮在空气中，就是我们看到的“白气”。例如：冬天，从口中中呼出的“白气”；烧开水时从壶嘴喷出的“白气”；夏天，我们看到冰棒冒的“白气”；冰箱门打开时冒出的“白气”；飞机的白色尾气。
  
  2．分类：“白气”现象可分为两类，一类是冷物体冒 “白气”；另一类是热物体冒“白气”。尽管它们都是水蒸气遇冷液化而成的小水珠，但水蒸气的来源却不同。例如：冰棒冒“白气”是冰棒周围附近空气中的水蒸气 (来源于冰棒之外)遇冷液化而成；烧开水时，壶嘴冒 “白气”是从壶中产生的水蒸气(来源于壶内)遇到壶嘴外附近的冷空气液化而成的。切记：共同的特点都是水蒸气要遇冷。

考点名称：新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）

• 新型材料：
  新材料之一：纳米材料
  ①纳米定义：纳米是长度单位,1nm＝10^-9m即:十亿分之一米；
  ②当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色，且熔点显著下降；
  
  新材料之二：超导材料
  ①超导材料：是一种电阻为零的材料 
  ②超导材料的应用：
  a、利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。
  b、超导材料种类多，应用广泛。（如：超导磁悬浮列车）
  
  新材料之三：半导体材料
  有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。
  
  新材料之四：形状记忆合金
  ①形状记忆合金:形状记忆合金：加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。
  ②主要成分是：镍和钛；
  ③物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化.
  
  新材料之五：隐性材料
  隐性材料：能吸收电磁波、弹性好、耐拉而压硬度大

• 超导材料的特性：
  1.零电阻
  超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。
  
  2.抗磁性
  超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。
  
  3.同位素效应
  超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。

• 记忆合金的应用：
  1. 记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温时将管端内全扩大约4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头，多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏，用记忆合金配件修复起来，十分方便。在一些施工不便的部位，用记忆合金制成销钉，装入孔内加热，其尾端自动分开卷曲，形成单面装配件。

  2. 记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，已制成室温自动开闭臂，能在阳光照耀的白天打开通风窗，晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少，它们都能在具有低温差的两种介质间工作，从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高，只有4％～6％，有待于进一步改进。

  3. 记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝，结扎脑动脉瘤和输精管的长夹，脊柱矫直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作用启动，血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后，会逐渐恢复成网状，从而阻止95％的凝血块流向心脏和肺部。

  4. 人工心脏是一种结构更加复杂的脏器，用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合，可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。

  4. 由于记忆合金是一种“有生命的合金”，利用它在一定温度下形状的变化，就可以设计出形形色色的自控器件，它的用途正在不断扩大。