1. (2022·南山模拟) 阅读材料回答问题

北京冬奥火炬的科技“外衣”

2022年2月4日，第24届冬奥会在北京隆重开幕，奥运火炬再次在“鸟巢”点燃，北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示，是北京冬奥会火炬“飞扬”，它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”。火炬“飞扬”不仅造型优美飘逸，它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的，这堪称世界首创。由于碳纤维质量为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，这使得火炬不仅手感轻，而且还很坚固。

另外，为了使火炬“飞扬”不仅环保，还能在极寒天气中使用，“飞扬”采用氢作燃料，但氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂，经过测试与工艺调整，这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料，兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求。

1. （1） 火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，这是因为碳纤维具有小、硬度大的特点；相同质量的碳纤维和钢的体积比为；
3. （2） 火炬“飞扬”的燃料是氢，当氢燃烧时，能转化为内能；已知氢的热值为1.4×10⁸J/kg，若完全燃烧20g的氢，所放出的热量为J，当氢燃烧一半时，其热值（选填“变大”“变小”或“不变”）；
5. （3） 火炬手手持火炬“飞扬”水平方向匀速运动时，增大手中的力，手与火炬间的摩擦力（选填“变大”“变小”或“不变”），摩擦力方向（选填“向上”或“向下”）；
7. （4） 与一般的复合材料相比，聚硅氮烷树脂耐高温，说明其高。