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（A20）11-12高中化学大纲版、第三册、、第3章、第4节、燃烧热和中和热（ 备课资料）
●备课资料
1.能源资源及其分类
我们经常听到能源这个名词，容易望文生义，认为指的就是能量的来源。其实，这种理解并不确切。确切地说，能源是能为人类提供热、光、动力等有用能量的物质或物质运动的统称，包括矿物燃料、阳光、流水、波浪、薪柴等。
能源有多种分类。从能源的原有形态是否改变的角度分为自然界现存的一次能源和由一次能源加工转化而成的二次能源。煤、石油、天然气、水力、太阳能等是一次能源，煤气、液化气、汽油、煤油、酒精等是二次能源。
从能源能否循环再生角度，可将能源分为可再生能源和不可再生能源。煤、石油是古代动植物经长期地质运动作用形成的，开采一点就少一点，这是不可再生能源；像太阳能、风力、地热或从绿色植物中制取的酒精等，它们可以取之不尽，用之不竭，是可再生能源。
此外，能源还可分为燃料能源和非燃料能源，常规能源和新能源等。
技术上比较成熟，使用较普遍的能源叫做常规能源（如煤炭、石油等）。近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源（如太阳能、核能、地热能等）。
2.化石燃料
目前世界上所需能量主要来自化石燃料——石油，天然气和煤。化石燃料完全燃烧时，能放出大量的热。在标准条件下，燃料燃烧释放出的热量我们可以用ΔrH表示。
（1）煤及其应用
煤的主要成分是碳、氢、氧三种元素，还有少量氮、硫、磷和一些稀有元素。煤中还会有泥、砂等矿物杂质和水分。碳（以石墨计）在298.15 K时完全燃烧的热化学方程式为
C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）；ΔrH（298.15 K）=393.5 kJ·mol－1
对于1.000 g碳（石墨）来说，ΔrH（298.15 K）=32.8 kJ·mol－1。但原煤中含有的氢，燃烧时与氧化合生成水，也产生热。用热量计测定煤完全燃烧时发生的热量叫做高发热值；扣除水蒸气（汽化）热，即生成物H2O以气态计所得的热量叫做低发热值。下表中列出一些煤炭的成分和高发热值。
煤炭的成分和高发热值
从表中可以看出，通常较好的煤完全燃烧所放出的高发热值在30×104 kJ·kg－1（或30 kJ·g－1）以上。
硫、磷等是煤中的有害成分。硫燃烧变成SO2、SO3和H2S等有害气体，腐蚀燃烧室，污染大气。含磷过多的煤不适用于炼铁，因为磷进入钢铁会使钢铁发脆。
煤是固体燃料，其最大缺点是燃烧反应速率慢、利用效率低，且不适用于多数运输业（尤其不适用于汽车）作动力源，还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境综合考虑，适宜在煤产地搞热电联产，提高煤炭转换成电能的比重；在城市发展煤气或液化燃料。
煤炭气化和液化的方法有几十种。产品类别也众多。下面简单介绍几种煤炭的汽化燃料和液化燃料。
（1）水煤气
将空气通过装有灼热焦炭（将煤隔绝空气加热而成）的塔柱，则会产生放热反应，主要反应为：
C（s）＋O2（g）===CO2（g），ΔrH（298.15 K）=－393.5 kJ·mol－1
放出的大量热可使焦炭温度上升到1500℃左右；切断空气，再将水蒸气通过热焦炭，发生以下反应：
C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g），ΔrH（298.15 K）=131.3 kJ·mol－1
生成了水煤气，按体积分数含有约86%的CO和H2。由于该反应是吸热反应，焦炭的温度将逐渐降低，故需要间歇操作。
水煤气中的CO和H2完全燃烧时可放出大量热。
CO（g）＋O2（g）===CO2（g），ΔrH(298.15 K)=－283.0 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l),ΔrH（298.15 K）=－285.5 kJ·mol－1水煤气的最大缺点是其中的CO有毒，而且这种制备方法只能间歇制气，且操作复杂，有待改进。
（2）合成气
将纯氧和水蒸气在加压条件下通过灼热的煤，可使煤中的苯酚（C6H5OH）等挥发出来，并生成一种气态燃料混合物，按体积分数约含40% H2、15%CO、15%CH4和30%CO2，称为合成气。此法不但可直接用煤而不用焦炭，且可进行连续生产。合成气可用作天然气的代用品，其完全燃烧所产生的热量约为CH4（－890 kJ·mol－1）的。
（3）煤深加工技术
煤是一种不能再生的能源，且含有多种宝贵成分，经加工后还可以生成更多用途广泛的物质。因此，煤虽然可直接用作燃料，但只有对煤实行综合利用才不失为合理利用自然资源的举措。除煤的干馏外，还有其他措施。
①煤的气化。在100多年前，伟大的化学家门捷列夫就提出了设想：将地下的煤就地气化，然后用管道输送到地面。当时许多人对此想法予以嘲笑，认为这是异想天开。然而丰富的想象却是创新的条件之一。20世纪70年代初的石油危机发生后，煤的地下气化被化学家所重视。其中前苏联最感兴趣，并在他们解体前终于探索出向煤层加压通氧的地下气化法，投资费用比采煤低50%。其原理为：先在地面上每隔一定距离向地下煤层打进气孔和排气孔，然后通过进气孔向煤层鼓入空气或氧气，使煤层发生燃烧，结果就产生了CO2，CO2沿着煤层的缝隙向还没有燃烧的煤层移动并反应生成CO，将CO由排气孔引到地面。
煤的地面气化是将煤与有限的空气和水蒸气反应，就得到称为半煤气的混合气体；水蒸气＋煤＋空气H2＋CO＋N2。因其中N2的含量过高而增加运输负担，故又将煤在高温下与水蒸气反应生成水煤气（又称为合成气）：C＋H2O（g）CO＋H2；半煤气中的N2和H2及水煤气中的H2的另一用途是作为合成氨的原料，CO和H2还有更具前途的应用，即一碳化学的原料气。
②煤的液化。将煤由固体变成液体，最早开始于20世纪初期。将煤加热到450℃，并加以200 atm的压力，煤就变成了类似石油的可燃性液体，发明者吉乌斯（德）将其称为人造石油，同样在20世纪70年代的石油危机后，人们才重新认识人造石油。为什么固体的煤能变成像石油一样的液体呢？煤、石油分别是古代地球上的植物和低等动物在漫长的时间内经过地壳内的高温高压作用形成的，其中化学元素相同，只是煤中的氢元素比石油中的少一些。因此，往煤中加入氢，再经加热加压就成为与石油差不多的物质了。现代煤的液化最常用的方法有直接液化法和间接液化法。直接液化法是把煤粉和煤在液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应及脱硫、脱氮、去氧、异构化等反应，生成固液混合物，分离得到的液体即人造石油。间接液化法是先把煤气化，再将得到的CO、H2在催化剂存在下加热转化为人造石油；nCO＋2nH2(CH2)n＋nH2O;2nCO＋nH2 (CH2)n＋nCO2;nCO＋(2n＋1)H2CnH2n＋2＋nH2O。其优点是不需要另外加H2，且操作简便，更利于工业化大量生产。可见，在煤液化成人造石油的过程中，还将对人有害的硫等元素除去，减少了对环境的污染，这是煤的液化受到人们重视与欢迎的另一原因。例如：
在100 kPa和200℃并有适当催化剂存在时，CO和H2能反应生成烃，大都为3~20个碳原子的多种直链烷烃和烯烃的混合物，例如：
6CO（g）＋13H2（g）===C6H14（l）＋6H2O（l）
8CO（g）＋17H2（g）===C8H18（l）＋8H2O（l）
8CO（g）＋4H2（g）===C4H8（g）＋4CO2（g）
从而可制得汽油、柴油和液化石油气，但目前成本还偏高。
据最近报道，我国科学院将启动“煤变油”工程。关键技术催化剂研究一旦获重大突破，万吨“煤变油”装置将崛起山西，这必将大大优化我国的能源结构，并促进中西部经济发展与改善大中城市的生态环境。
3.石油和天然气
石油又称为原油，是多种碳氢化合物的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量含氧和含硫的有机物质。石油经过分馏和裂化等加工过程后可得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油等一系列的产品。与外国石油相比，我国大部分石油具有以下特点：轻质油收率较低；原油中烷烃多，其中正烷烃含量高；渣油中沥青质少，含硫量低，但含氮量偏高，钒含量很低，镍含量中等。
石油深加工后，可得到按碳原子数由低到高的石油气、溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。
石油加工产品中最重要的燃料是汽油。汽油中最有代表性的组分是辛烷（C?8H?18）。辛烷完全燃烧的热化学方程式可表达如下：
C8H18（l）＋O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）
ΔrH(298.15 K)=－5.44×103 kJ·mol－1
对于1.000 g C8H18来说，ΔrH(298.15 K)=－47.7 kJ·g－1。
需要指出的是，有时是蒸馏后直接得到的汽油品质较低，即汽油的辛烷值低。辛烷值是衡量其油品高低的量度。为提高汽油的辛烷值，方法很多：
①在汽油中添加抗爆剂——四乙基铅［（C2H5）4Pb］。加0.1%的四乙基铅可以使直馏汽油的辛烷值提高14~17。辛烷值越低，加四乙基铅的作用越明显。然而四乙基铅在燃烧过程中分解出铅，随后氧化成PbO并沉积在气缸中，为防止PbO的沉积，往往在汽油中加入二溴乙烷（BrCH2CH2Br）使铅形成PbBr2随废气一道排出。由于四乙基铅有剧毒，含铅的燃烧废气也是大气中铅污染的主要来源。它对胎儿的危害极大，现在我国已基本上淘汰了含铅汽油。
②加工成调和汽油。近十几年来，含氧化合物作为高辛烷值汽油的调和组分有了较大的发展，其中，在汽油中加入3%~15%的甲醇可大大提高汽油的辛烷值。如：在汽油中加入甲醇后，可使辛烷值提高到130。
③裂化汽油。目前采用的汽油裂化方法一般是催化裂化，一般不采用热裂化。
天然气是一种低级烷烃的混合物，主要组分为甲烷（CH4），还含有少量乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）等。甲烷完全燃烧的热化学方程式为：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔrH(298.15 K)=－890 kJ·mol－1。
对于1.000 g CH4来说，ΔrH(298.15 K)=－55.6 kJ·g－1
汽油和天然气使用方便，燃烧热大。但由于能源消耗急剧增长，而蕴藏量毕竟有限，所以除了化石燃料外，还必须开发多种能源。
4.风能
风能是一种自然能源。据估计，太阳辐射到地球上的热能（内能）约有20％被转换成风能，相当于148000亿吨标准煤的能量，是现在全世界一年所消耗能量的100倍。
在美国加利福尼亚山区，数以千万计的风车拔地而起，如同种庄稼般地被安装在旷野、山谷，5年时间就装配上13000多台，形成了蔚为壮观的“风车田园”。美国加利福尼亚阿尔蒙特山的风力发电场是目前世界上最大的风电场。1992年4月装机容量73.7万千瓦。1991年共发电11亿千瓦·时，占美国风力发电的39.3%。
风力发电场过去直译为“风力田”。因为它形象地描绘了把许多风力发电机（简称风力机）安装在一片土地上，正如种庄稼一样。现在国内较习惯叫“风力场”或“风电场”。
由于美国开发风电场的成功，北欧及世界上许多地方也都纷纷建立起风电场。
我国风力发电场的发展也很迅速。截止1992年，我国已建设10座小型风电场，总装机容量11420千瓦。其中以新疆达坂城风电场规模较大。其他一些风力场分布在：内蒙古的朱日和、商都，福建的平潭岛,广东的南澳岛，浙江的嵊泗岛、大陈岛，山东的荣成、长岛，辽宁的瓦房店等地。
在所有的风力发电场中，新疆达坂城风力发电总装机容量4450千瓦，居全国风力发电前列，内蒙古朱日和至1893年前，装机总容量达3300千瓦，是我国第二大风力发电站。
据美国电力研究所预测，到2010年，美国的风力发电规模将达5000万千瓦。目前，美国对风车进行了改革，引进空气动力学和微电子技术，做到风车的叶片能随风速的大小随意旋转，风力发电全部计算机化，从而使发电能力成倍提高。预计到2000年，风力发电的成本将降到目前的1／7。
到1995年底，德国安装了超过100万千瓦功率的风力发电设施。这年德国共有17亿至19亿千瓦·时由风力发出的电输向公共电网。而1994年，德国的风力发电量却还只有9.4亿千瓦·时。可见德国风力发电发展迅速。1989年德国还只能安装发电能力为50至80千瓦的风力发电设备。现在，500～600千瓦的风车已经批量投放市场。
丹麦在哥本哈根南部洛南岛附近建成了一个规模较大的风力发电场，预计到2005年，该国风力发电将达120万千瓦，占该国所需电力的10％。
瑞典计划在波罗的海122千米长的海岸线安装97个风力发电站。
英国正实施一项浮动风力计划：将风车装在深海试验平台上进行风力发电。如试验成功，则会成为海洋风力发电的先驱。
前苏联有科学家提出利用对流层风力发电的设想，因为在离地面10千米～12千米的大气对流层，其风速每秒可达25米～30米，所以设计者考虑将质量为30吨的风力发电机，用气球升到对流层进行发电，这样将大大提高发电效率。这种设想确实别出心裁。
风力发电，前途光明！
5.太阳能的利用
太阳内部不停地进行着热核反应（氢变为氦），同时释放出巨大的能量。地球每年所接收的太阳能至少有6×1017kW·h，相当于74万亿吨标准煤的能量。可见利用太阳能的潜力很大，开发利用太阳能大有可为。
人类不能直接利用太阳能，需要通过转化后才能利用。下图是利用太阳能的主要途径。
开发利用太阳能存在两个关键问题，即如何提高太阳能的转换效率和降低成本。
利用太阳能的设备，按其结构可以分为聚光式和非聚光式两大类。非聚光式集热器是利用热箱原理（也称温室效应）将太阳能转变为内能的设备。聚光式集热器利用聚焦原理，即把太阳光聚集在较小的面积上。增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。下图（a）、（b）是两种利用太阳能的设备。
家用真空管太阳能热水器是一种非聚光式利用太阳能的设备，如图（a）所示。它主要由固定在一块白色漫反射平板上的若干支全玻璃真空集热管组成集热器，对贮水箱中的水进行加热。全玻璃真空集热管像一个拉长的暖水瓶，由两根同心圆玻璃管组成，内、外圆管间抽成真空（真空度以5×10－3 Pa为宜），并将太阳选择性吸收涂层沉积在内管的外表面，形成吸热薄膜，把太阳辐射能转换为热能，加热管中的水。
6.干净的核能
自从用火以来，人类的能源结构已经历了三次大转变，而每一次转变都伴随着人类文明迈上一级更高的台阶：第一次在18世纪，煤的普遍使用促进人们发明了蒸汽机、推进了技术革命，人类顺利进入了工业社会；第二次是在1865年，石油取代了煤的主宰地位，人类社会随之迈向现代化；第三次则是进入本世纪70年代以后，核能应用的迅速崛起，标志着又一个新时期的到来。第一次的大转变，都是以跳跃式的能耗大增长为基础的。如1950年全世界仅消耗了标准煤27亿吨，到1978年，消耗量为90多亿吨，28年增长了2.5倍，到90年代初，消耗量上升为100多亿吨，十几年就增长了10亿吨。经济发展得最快的日本，能量消耗增长得更快，达到了11.3倍！可见，要获得更快的发展，能量消耗的增长也必将更多更快。而据世界能源大会的资源调查，现在地球上的煤只能再采200多年，石油则更少，只能再采三十几年，便面临枯竭。
人类从来都没有停止过对科学的探索。几百年来，人类都以化石燃料作为能源，致使人类赖以生存的地球遭到很大的破坏，产生温室效应、酸雨、臭氧空洞等。同时，由于化石燃料的大量开采，地球上的化石燃料正逐渐变少，乃至枯竭，因此，为保护地球，人类现正在探索未来的清洁能源。核能便是其中的一种。
首先，核能具有无比巨大的供能潜力，就发电而言，只要用1吨铀235就可替代250万吨优质煤，如果用氘，1吨氘则可相当1000万吨煤。可见，也只有核能才能经得住当今经济对能源的大量需求，此外，运用核能还可节约大量运费、运力和车船消耗，腾出大量常规化石燃料用作化工原料，提高自然资源的利用价值。
其次，地球上核燃料几乎是用之不竭的，热核材料氘、氚可以用上百亿年；裂变材料用上千余年可绰绰有余。
第三，核燃料实际上是比较清洁的。以往使用化石燃料，会产生大量烟尘、废气和煤渣等垃圾。自工业革命以来，人类已向大自然排放了数十亿吨的毒性污染物，破坏了人类赖以生存的生态环境，造成了酸雨、温室效应和许多公害病。据前苏联统计，住在火电厂周围的居民得癌症的人比核电站周围的居民高30倍。在核电站，工作人员只要在窗明几净的主控室中就可监视与操纵全部运行状况，对环境也几乎没有什么污染。
第四，核电站的综合运行成本低，实际上只有火电厂的一半。虽然它的造价由于技术、设备和安全防护设施等要求高而比一般电厂贵得多，但是它在燃料与运输上的花费同火电厂相比就显得微不足道。
第五，核电站十分安全，当今核电站所大量采用的压水堆，在防护方面考虑得很周全。如前所述，它不像前苏联切尔诺贝利核电站所采用的老式的石墨水冷堆那样，防护措施不很完善，蒸汽轮机是用带放射性的蒸汽推动的，容易造成核外泄，污染环境和发生失水、爆炸与石墨燃烧等事故。
只要按规程操作，压水堆就可保证将周围环境的辐射剂量限制在许可范围之内。
不过，核废料的安全处理仍是各国科学家关心的问题。
目前的核电站都是依靠核裂变反应获得能量，但裂变反应会产生大量的核废料，而这些核废料会产生严重的放射性污染。随着核电的发展，核废料会越积越多，到现在为止还没有找到对这些废料的永久性处理办法。它是发展核电事业的一个潜在的危险。
为了克服核裂变反应这一棘手的问题，科学家们正在探讨利用核聚变反应获取核能。所谓核聚变就是几个轻核（如氢）聚合成一个重核，在这一过程中会放出远大于裂变反应所放出的能量。天文学家发现，太阳上80％是氢，如果太阳能真是核反应提供的，那这种核反应很可能就是氢核聚变。1938年，美国物理学家贝特证明了，在太阳的高温下，失去了电子的氢核会结合成一个双质子。但这种核不稳定，其中的一个质子会马上放出一个正电子而变成中子，使双质子核变成氢的同位素氘。在高温动能的驱使下，两个氘核又会合成一个氦核，并放出巨大的能量。这种反应不仅能量更大，而且反应的生成物是稳定的元素，没有放射性污染。如果能利用这个能源，是再好不过的了。
但是，核聚变反应的超高温条件是人类在地球上所达不到的。要想在地球上使氢发生聚变，需10亿度以上的高温。1944年，费米指出用氢的同位素氘和氚做燃料，只需5千万度就可以发生核聚变。但是，这样的高温在实验室里也还是达不到的。第一颗原子弹爆炸之后，人们想到，可以用裂变反应所产生的超高温来实现核聚变反应，这也就是氢弹的原理。
与裂变反应不同，聚变反应的原料氘就存在于普通水中，而海水在地球上取之不尽，用之不竭。据计算，一桶海水中能提取的氘的能量相当于300桶汽油。可见，一旦核聚变能被利用起来，将使人类彻底摆脱能源危机。现在的关键问题是高温问题和控制问题。科学家们已经发展了几种有效的方法，例如用激光点火,用强磁场约束反应材料等。但这些方法还在进一步发展之中。我们期望，第一家核聚变发电站能在21世纪建立起来。
氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点：氢的原料是水，来源不受限制;氢燃烧时反应速率快，燃烧热值大［ΔrH（298.15 K）=－286 kJ·mol－1，ΔrH0(298.15 K)=143 kJ·g－1］；更突出的优点是氢燃烧的产物是水，不会污染环境，是最干净的燃料。另外，氢能的应用范围广，适应性强。
目前工业上制取氢的方法主要是水煤气法和电解水法。由于这两种方法都要消耗能量，还是离不开化石燃料，所以不理想。目前认为最有前途的方法是光解水，即在催化剂存在时，吸收太阳光辐射使水分解为氢气和氧气：H2O(l) H2(g)＋O2(g)
光催化剂是多种多样的，主要有金属氧化物、半导体电极、蓝绿藻等低等植物等。目前，应用各种光催化剂使水光解的方法仍处在试验阶段。预计在本世纪末或下世纪初会有大的突破。
氢气密度小，不利于贮存。例如，在15 MPa压力下，40 dm3钢瓶只能装0.5 kg氢气。若将氢气液化，则需耗费很大能量，且容器需绝热，很不安全。最有发展前途的贮氢方法是用固态金属氢化物贮氢。例如，镧镍合金LaNi5能吸收氢气形成金属氢化物：LaNi5＋3H2LaNi5H6。
加热时，LaNi5H6又可放出氢。LaNi5合金可相当长期地反复进行吸氢和放氢，且贮氢量大，1 kg LaNi5合金在室温和250 kPa压力下可贮15 g以上氢气。除镧镍合金外，还有多种合金也能贮氢。目前正在开发、研究以进一步提高贮氢性能，使其成为既安全、方便，又经济的贮氢方法。
目前有关氢能利用的许多工作尚处于试验阶段。氢能可以发电、供热、提供动力。它可以取代现有的几乎所有的能源，而且有这些能源所没有的高效、清洁、安静的优势。例如，液态氢已被用作人造卫星和宇宙飞船中的能源。1980年我国研制成功了第一辆氢能汽车。1985年原苏联也利用Ti、Fe、V合金氢化物进行了用氢气和汽油作为汽车的混合燃料的试验，若在汽油中加入质量分数约为4%的氢气，则可节油40%，废气中的CO也可减少90%。预计不久的将来，氢能不仅可以广泛地作为汽车、飞机、轮船、火车等的动力，而且可以成为工业和生活中的重要能源。
近年来，科学技术迅猛发展，1997年后曾经有许多研究小组报道过纳米碳管贮氢，但总是好得令人不敢信。直到1999年，我国沈阳金属研究所材料科学家成会明等在权威性的杂志《Science》286期第1127页上发表了一篇引起轰动的文章，称：在室温、100个大气压下，他们在纳米碳管里储存了达4.2%（质量）的氢气，碳氢原子比为2∶1，在室温下将压力降低到常压，80%的氢便释放出来，再稍微加热，其余的氢也放了出来。该文的数据具体而翔实，叫人们不得不信。2000年1月6日，我国525名两院院士投票评选出1999年中国十大科技进展，其中第二条是储氢纳米碳管研究获重大进展。
*研究性课题推荐
课题1：煮沸一定质量水消耗煤气量的测定
实验目的：
①学会测定煤气量的方法，分析通过实验得到的提高热利用率的各种方法；
②学会用对比实验得到结论的科学方法；
③利用家庭条件，自己设计实验步骤，完成实验报告。
实验步骤：
（1）取2 L～3 L冷水（可用1.25 L普通塑料饮料瓶作量器）加入锅中，记录煤气表读数。点燃煤气，并将煤气灶内外圈火焰都开足，记录时间（精确至秒），当水沸腾时（有大量气泡出现时），熄灭火焰，记录所用时间和煤气表读数。
在相同条件下，用内外圈中火、内圈小火加热，再做2次实验。把实验结果记录于下表：
(2)在煤气灶上加防风罩或用保温锅,在其余条件相同的情况下,再做上述实验。自行设计实验条件、实验步骤并自己编制记录表。
(3）比较实验数据的差异，分析造成差异的原因，得到节约煤气，提高热利用率的方法，并完成实验报告。
课题2：不同品牌煤气灶热量利用率的比较。
背景：前述专题导读“煮沸一定质量水消耗煤气量的测定”实验中某校学生设计了许多方案，除不同火焰外，还有不同盛水容器（水壶、饭锅、炒锅等），不同容器材质（铝、铜、不锈钢等），得到了许多数据，并计算出粗略的热量利用率。
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