Для розв’язання цієї задачі нам знадобиться використати формулу для внутрішньої енергії: ΔU = n * C * ΔT, де n - кількість речовини, C - молярна теплоємність, ΔT - зміна температури.
Спочатку перетворимо молярну масу гелію в кількість речовини (n): n = m / M, де m - маса речовини, M - молярна маса.
n = 0.2 кг / 0.004 кг/моль = 50 моль
Тепер підставимо отримані значення у формулу:
ΔU = 50 моль * C * ΔT
За умовою, зміна температури (ΔT) = 10 0 C = 10 K.
Тепер нам потрібно знати молярну теплоємність гелію (C). Для газів ця величина зазвичай дорівнює 7/2 R, де R - газова стала. Для гелію газова стала R = 8.31 Дж/(моль∙К).
Тому молярна теплоємність гелію (C) = 7/2 * R = 7/2 * 8.31 = 29.115 Дж/(моль∙К)
Тепер підставимо значення C та ΔT у формулу:
ΔU = 50 моль * 29.115 Дж/(моль∙К) * 10 K = 14557.5 Дж
Таким чином, внутрішня енергія 200 г гелію збільшиться на 14557.5 Дж при збільшенні температури на 10 0 C.