高中物理《熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 》優(yōu)質(zhì)教學(xué)課件

NetworkOptimizationExpert

Team10.3

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律高中物理 選修

3-3 第十章 第三節(jié)NetworkOptimizationExpertTe1NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。課標(biāo)要求NetworkOptimizationExpertTe2NetworkOptimizationExpert

Team【問題】：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？情景切入給你一段鐵絲，

想讓它的溫度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe3NetworkOptimizationExpert

Team改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（

外界對(duì)物體做功）（

物體對(duì)外界做功）（

物體從外界吸熱）（

物體對(duì)外界放熱）?U = W?U = QNetworkOptimizationExpertTe4NetworkOptimizationExpert

Team一、熱力學(xué)第一定律問題

2一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加

.

因?yàn)閱渭兊貙?duì)系統(tǒng)做功和單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能

.

既然它們在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，那么當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功為

W

，又對(duì)系統(tǒng)傳熱為

Q

時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能的增量

ΔU

應(yīng)該是多少？知識(shí)探究NetworkOptimizationExpertTe5NetworkOptimizationExpert

Team一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律

.ΔU 物體內(nèi)能的增加量W 外界對(duì)物體做的功Q 物體吸收的熱量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe6NetworkOptimizationExpert

Team1 熱力學(xué)第一定律探究點(diǎn)【問題

3

】：

外界對(duì)系統(tǒng)做功、傳熱，

這時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能增加了。反過來系統(tǒng)也可以對(duì)外界做功或傳熱，那么這時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能將如何變化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe7NetworkOptimizationExpert

Team

【討論

2

】三者遵從符號(hào)法則：做功

W熱量

Q內(nèi)能的改變

ΔU取正值“＋”外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少1 熱力學(xué)第一定律探究點(diǎn)ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe8NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的氣體從外界吸收了2.

6×

105 J

的熱量，

內(nèi)能增加了根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是氣體對(duì)外界做了功，

還是外界對(duì)氣體做了功

?

做了多少功

?外界對(duì)氣體做功NetworkOptimizationExpertTe9NetworkOptimizationExpert

Team2.

如圖是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體．外力推動(dòng)活塞

P

壓縮氣體解析：，對(duì)缸內(nèi)氣體做功

800

J

，同時(shí)氣體向外界放熱

200

J

，則缸內(nèi)氣體的A

( )A

．

溫度升高，

內(nèi)能增加

600

JB

．溫度升高，內(nèi)能減少

200

JC

．

溫度降低，

內(nèi)能增加

600

JD

．

溫度降低，

內(nèi)能減少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子勢能為零分子動(dòng)能增加溫度升高NetworkOptimizationExpertTe10NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)【討論

3

】自然界中存在多種運(yùn)動(dòng)形式，每種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一種能量，請同學(xué)們討論下列運(yùn)動(dòng)各對(duì)應(yīng)的是什么能量？機(jī)械運(yùn)動(dòng)分子的熱運(yùn)動(dòng)電荷定向運(yùn)動(dòng)機(jī)械能：動(dòng)能、勢能分子內(nèi)能：

分子動(dòng)能和分子勢能電能NetworkOptimizationExpertTe11NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究點(diǎn)【問題

5

】這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？你能舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？NetworkOptimizationExpertTe12NetworkOptimizationExpert

Team塔式太陽能熱電站電站有一個(gè)高塔，

塔頂上裝有鍋爐，

塔的周圍裝有平面反射鏡，

它把陽光反射后集中在鍋爐上，

把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機(jī)太陽能 內(nèi)能 機(jī)械能 電能NetworkOptimizationExpertTe13NetworkOptimizationExpert

Team打雷放電時(shí)間極短，

但電流異常強(qiáng)大。放電時(shí)產(chǎn)Th的強(qiáng)光，就是閃電。閃電時(shí)釋放出的大量熱能，能使局部空氣溫度瞬間升高１萬

—

2

萬攝氏度。電能 光能、

聲能、

內(nèi)能NetworkOptimizationExpertTe14NetworkOptimizationExpert

Team?

光合作用光能

化學(xué)能

化學(xué)能 電能剛煮好的雞蛋放入涼水中

內(nèi)能：雞蛋

涼水NetworkOptimizationExpertTe15NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)大量的事實(shí)表明：

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，

也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，

或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，

在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變，

這就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。關(guān)于它的確立過程及意義，請大家閱讀課本

54

頁到

55

頁相關(guān)內(nèi)容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe16NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)【問題

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科學(xué)家研究的成果嗎？從

18

世紀(jì)末到

19

世紀(jì)

40

年代，

不同領(lǐng)域、不同角度【問題

7

】他的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是能量守恒定律的先驅(qū)的人和被公認(rèn)為的第一個(gè)提出能量守恒思想的人分別是誰？俄國化學(xué)家：

蓋斯

（

先驅(qū)） 德國醫(yī)生：

邁爾（

第一個(gè)提出）【問題

8

】哪兩位科學(xué)家利用能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來得到了證實(shí)？W.

泡利和

E.

費(fèi)米NetworkOptimizationExpertTe17NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論一起列為19

世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)?！締栴}

9

】能量守恒定律的意義？把原來人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象（如力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、磁學(xué)的、光學(xué)的、化學(xué)的、生物學(xué)的、地理學(xué)的等）聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在一個(gè)自然規(guī)律中。NetworkOptimizationExpertTe18NetworkOptimizationExpert

Team秋千的機(jī)械能守恒秋千的能量正在消失只有動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：

整個(gè)過程中只有機(jī)械能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化，

根據(jù)能量守恒定律

D

答案正確。即時(shí)檢測 2自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，下列說法正確的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe19NetworkOptimizationExpert

Team3 永動(dòng)機(jī)探究點(diǎn)【問題

10

】既然一切過程都遵從能量守恒，是否可以制造如圖的這樣一類裝置（

它不需要任何動(dòng)力或燃料，

卻能不斷地對(duì)外做功）

并且加以利用？（不吃草的馬）概念：

不需要?jiǎng)恿蛉剂希?/p>

卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器結(jié)果：

制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努力都以失敗而告終NetworkOptimizationExpertTe20NetworkOptimizationExpert

Team3 永動(dòng)機(jī)探究點(diǎn)【問題

11

】永動(dòng)機(jī)是在什么樣的歷史背景下產(chǎn)生的？17-18

世紀(jì)，

資本主義發(fā)展初期，為滿足生產(chǎn)對(duì)動(dòng)力日益增加的需求【討論

4

】第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因它的思想違背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe21NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫

熱力學(xué)第一定律 ．表達(dá)式為：

ΔU

＝

W

＋

Q

.3

．能量守恒定律可以表述為：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 ，

它只能

也不憑會(huì)空消失

小 結(jié)

1

．改變系統(tǒng)的內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳，遞這兩種方式是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式

或者

從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量 不變 ．4.

第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。NetworkOptimizationExpertTe22NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。課標(biāo)檢測NetworkOptimizationExpertTe23NetworkOptimizationExpert

Team達(dá)標(biāo)檢測1.

如圖所示，

A

、

B

兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體從狀態(tài)

A

變化到狀態(tài)CB

時(shí)

（ ）A.

氣體內(nèi)能一定增加 B.

氣體壓強(qiáng)變大C.

氣體對(duì)外界做功 D.

氣體對(duì)外界放熱解析

由圖可知，

理想氣體的變化為等溫膨脹，

故氣體壓強(qiáng)減小，

內(nèi)能不變，

氣體對(duì)外做功；

由熱力學(xué)第一定律可知，

氣體一定從外界吸收熱量

.

綜上可知，

C

對(duì)，

A

、

B

、

D

錯(cuò)

.NetworkOptimizationExpertTe24NetworkOptimizationExpert

Team達(dá)標(biāo)檢測甲B

乙P程中（ ）A

、外力對(duì)乙做功，

甲的內(nèi)能不變。B

、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。C

、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。D

、乙的內(nèi)能增加，

甲的內(nèi)能不變。2.

固定容器及可動(dòng)活塞

P

都是絕熱的，

中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B

，

B

的兩邊分別盛有氣體甲和氣體乙。現(xiàn)將活塞

P

緩慢地向

B

移動(dòng)一段距離，

已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高C，

則在移動(dòng)

P

的過NetworkOptimizationExpertTe25NetworkOptimizationExpert

Team10.3

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律高中物理 選修

3-3 第十章 第三節(jié)NetworkOptimizationExpertTe26NetworkOptimizationExpert

Team理解和掌握熱力學(xué)第一定律，并掌握其表達(dá)式。能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。理解能量守恒定律，

知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。課標(biāo)要求NetworkOptimizationExpertTe27NetworkOptimizationExpert

Team【問題】：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？情景切入給你一段鐵絲，

想讓它的溫度升高，

你有哪些方法？NetworkOptimizationExpertTe28NetworkOptimizationExpert

Team改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（

外界對(duì)物體做功）（

物體對(duì)外界做功）（

物體從外界吸熱）（

物體對(duì)外界放熱）?U = W?U = QNetworkOptimizationExpertTe29NetworkOptimizationExpert

Team一、熱力學(xué)第一定律問題

2一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加

.

因?yàn)閱渭兊貙?duì)系統(tǒng)做功和單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能

.

既然它們在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，那么當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功為

W

，又對(duì)系統(tǒng)傳熱為

Q

時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能的增量

ΔU

應(yīng)該是多少？知識(shí)探究NetworkOptimizationExpertTe30NetworkOptimizationExpert

Team一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律

.ΔU 物體內(nèi)能的增加量W 外界對(duì)物體做的功Q 物體吸收的熱量ΔU＝W+QNetworkOptimizationExpertTe31NetworkOptimizationExpert

Team1 熱力學(xué)第一定律探究點(diǎn)【問題

3

】：

外界對(duì)系統(tǒng)做功、傳熱，

這時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能增加了。反過來系統(tǒng)也可以對(duì)外界做功或傳熱，那么這時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能將如何變化呢？ΔU＝Q

＋WNetworkOptimizationExpertTe32NetworkOptimizationExpert

Team

【討論

2

】三者遵從符號(hào)法則：做功

W熱量

Q內(nèi)能的改變

ΔU取正值“＋”外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少1 熱力學(xué)第一定律探究點(diǎn)ΔU＝Q＋

WNetworkOptimizationExpertTe33NetworkOptimizationExpert

Team例

1一定量的氣體從外界吸收了2.

6×

105 J

的熱量，

內(nèi)能增加了根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式解析：Q

>0ΔU

>0ΔU＝W＋

QW＝ΔU－

Q＝4.2×105J－2.6×105

J＝1.6×105J>04.2×

105 J

，

是氣體對(duì)外界做了功，

還是外界對(duì)氣體做了功

?

做了多少功

?外界對(duì)氣體做功NetworkOptimizationExpertTe34NetworkOptimizationExpert

Team2.

如圖是封閉的汽缸，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的理想氣體．外力推動(dòng)活塞

P

壓縮氣體解析：，對(duì)缸內(nèi)氣體做功

800

J

，同時(shí)氣體向外界放熱

200

J

，則缸內(nèi)氣體的A

( )A

．

溫度升高，

內(nèi)能增加

600

JB

．溫度升高，內(nèi)能減少

200

JC

．

溫度降低，

內(nèi)能增加

600

JD

．

溫度降低，

內(nèi)能減少

200

J

ΔU＝W＋

Q

ΔU＝800J＋(－200J)＝600

J分子勢能為零分子動(dòng)能增加溫度升高NetworkOptimizationExpertTe35NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)【討論

3

】自然界中存在多種運(yùn)動(dòng)形式，每種運(yùn)動(dòng)形式都對(duì)應(yīng)一種能量，請同學(xué)們討論下列運(yùn)動(dòng)各對(duì)應(yīng)的是什么能量？機(jī)械運(yùn)動(dòng)分子的熱運(yùn)動(dòng)電荷定向運(yùn)動(dòng)機(jī)械能：動(dòng)能、勢能分子內(nèi)能：

分子動(dòng)能和分子勢能電能NetworkOptimizationExpertTe36NetworkOptimizationExpert

Team2能量守恒定律探究點(diǎn)【問題

5

】這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？你能舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？NetworkOptimizationExpertTe37NetworkOptimizationExpert

Team塔式太陽能熱電站電站有一個(gè)高塔，

塔頂上裝有鍋爐，

塔的周圍裝有平面反射鏡，

它把陽光反射后集中在鍋爐上，

把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機(jī)太陽能 內(nèi)能 機(jī)械能 電能NetworkOptimizationExpertTe38NetworkOptimizationExpert

Team打雷放電時(shí)間極短，

但電流異常強(qiáng)大。放電時(shí)產(chǎn)Th的強(qiáng)光，就是閃電。閃電時(shí)釋放出的大量熱能，能使局部空氣溫度瞬間升高１萬

—

2

萬攝氏度。電能 光能、

聲能、

內(nèi)能NetworkOptimizationExpertTe39NetworkOptimizationExpert

Team?

光合作用光能

化學(xué)能

化學(xué)能 電能剛煮好的雞蛋放入涼水中

內(nèi)能：雞蛋

涼水NetworkOptimizationExpertTe40NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)大量的事實(shí)表明：

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，

也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，

或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，

在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變，

這就是能量守恒定律能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵從的一條自然規(guī)律。關(guān)于它的確立過程及意義，請大家閱讀課本

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頁到

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頁相關(guān)內(nèi)容并找出答案。NetworkOptimizationExpertTe41NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)【問題

6

】能量守恒定律守恒定律是某一位科學(xué)家研究的成果嗎？從

18

世紀(jì)末到

19

世紀(jì)

40

年代，

不同領(lǐng)域、不同角度【問題

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】他的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是能量守恒定律的先驅(qū)的人和被公認(rèn)為的第一個(gè)提出能量守恒思想的人分別是誰？俄國化學(xué)家：

蓋斯

（

先驅(qū)） 德國醫(yī)生：

邁爾（

第一個(gè)提出）【問題

8

】哪兩位科學(xué)家利用能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來得到了證實(shí)？W.

泡利和

E.

費(fèi)米NetworkOptimizationExpertTe42NetworkOptimizationExpert

Team2 能量守恒定律探究點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。能量守恒定律與細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論一起列為19

世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)?！締栴}

9

】能量守恒定律的意義？把原來人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象（如力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、磁學(xué)的、光學(xué)的、化學(xué)的、生物學(xué)的、地理學(xué)的等）聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在一個(gè)自然規(guī)律中。NetworkOptimizationExpertTe43NetworkOptimizationExpert

Team秋千的機(jī)械能守恒秋千的能量正在消失只有動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析：

整個(gè)過程中只有機(jī)械能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化，

根據(jù)能量守恒定律

D

答案正確。即時(shí)檢測 2自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，下列說法正確的是

（ D）NetworkOptimizationExpertTe44NetworkOptimizationExpert

Team3 永動(dòng)機(jī)探究點(diǎn)【問題

10

】既然一切過程都遵從能量守恒，是否可以制造如圖的這樣一類裝置（

它不需要任何動(dòng)力或燃料，

卻能不斷地對(duì)外做功）

并且加以利用？（不吃草的馬）概念：

不需要?jiǎng)恿蛉剂希?/p>

卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器結(jié)果：

制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努力都以失敗而告終NetworkOptimizationExpertTe45NetworkOptimizationExpert

Team3 永動(dòng)機(jī)探究點(diǎn)【問題

11

】永動(dòng)機(jī)是在什么樣的歷史背景下產(chǎn)生的？17-18

世紀(jì)，

資本主義發(fā)展初期，為滿足生產(chǎn)對(duì)動(dòng)力日益增加的需求【討論

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】第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因它的思想違背了能量守恒定律NetworkOptimizationExpertTe46NetworkOptimizationExpert

Team等效 的．2

．一個(gè)熱