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第八章 压强
专题7 跨学科实践 研究航天服
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阅读下列短文,回答问题。
航天服(如图Z7-1)是航天员在外太空工作过程中的重要装备,能够在极端环境中保护航天员的生命安全。在太空中,外部环境缺乏大气,因此大气压力为0,这会导致航天员的身体受到压迫和极端温度的挑战。航天服内部则需要保持适当的气压(约为40 kPa),以支持呼吸和身体的正常功能。此外,航天服还必须调节内部的温度和湿度,确保航天员在工作过程中不会因过热或过冷而影响生理状况。
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良好的湿度控制能够防止航天员因出汗过多而导致的身体不适。材料的选择与结构设计不仅要考虑防护功能,还要考虑生物学上的生存需求。因此,了解压强的原理及其在航天服中的应用,对于保障航天员的安全与健康至关重要。通过研究航天服的压强,以及如何计算和维持这一压强,同学们可以更深入地了解物理与生物的联系与结合。
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(1)在标准大气压强下,压强约为_______________Pa。航天服内部气压通常维持在__________kPa。
(2)假设航天服的内外气压差为40 kPa,航天服的面积为2 m2,请计算航天服内部气体对航天员施加的总压力(单位:N)。
1.013×105
40
解:由p=可知,总压力F=p×S=40 kPa×2 m2=40 000 Pa×
2 m2=80 000 N=8×104 N
答:航天服内部气体对航天员施加的总压力为8×104 N。
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(3)解释航天服通过控制气压、温度和湿度如何维持航天员的生理需求,包括为什么这些因素对航天员健康的重要性。
答:航天服通过控制内部气压,确保航天员能够顺畅呼吸,避免外部真空导致的身体不适。温度的调节确保航天员在暴露于极端温度变化下能够保持正常的体温,防止低温或高温对身体的困扰。同时,湿度的控制能够防止出汗过多,避免脱水和其他因环境条件不适所导致的健康问题。总之,这些因素的平衡对于确保航天员在太空工作时的身体健康与生理状态至关重要。
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(4)请你归纳概括一下航天服哪些功能?
答:保温、隔热,保压,保湿,水循环,制氧,防止电磁辐射等功能。(答到三个即可)
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谢 谢 !
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