Для розв'язання цієї задачі спочатку потрібно визначити кількість вещества гелію, яке ми розглядаємо. Для цього використовуємо формулу:
n = m / M,
де n - кількість речовини (в молях), m - маса речовини (в кілограмах), M - молярна маса речовини (в кілограмах на моль).
Розвідома маса гелію дорівнює 0,004 кг/моль. Маса, яку ми використовуємо, дорівнює 200 г, що переводиться в кілограми:
m = 200 г = 0,2 кг.
Застосуємо формулу для розрахунку кількості речовини:
n = 0,2 кг / 0,004 кг/моль = 50 моль.
Тепер можемо розрахувати зміну внутрішньої енергії за допомогою формули:
ΔU = n * Cv * ΔT,
де ΔU - зміна внутрішньої енергії, n - кількість речовини, Cv - молярна теплоємність при сталому об'ємі, ΔT - зміна температури.
Молярна теплоємність гелію при сталому об'ємі (Cv) становить близько 20,8 Дж/(моль∙К). Для обчислення зміни внутрішньої енергії підставимо відомі значення:
ΔU = 50 моль * 20,8 Дж/(моль∙К) * 10 °C = 10400 Дж.
Отже, зміна внутрішньої енергії 200 г гелію при збільшенні температури на 10 °C складає 10400 Дж.