Изменение внутренней энергии гелия можно выразить через первый закон термодинамики:

ΔU = Q - W,

где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - количество теплоты, W - работа.

Так как процесс изобарного расширения, то работа W равна:

W = PΔV,

где P - постоянное давление, ΔV - изменение объема.

Из первого закона термодинамики:

ΔU = Q - PΔV.

Так как в данном случае давление постоянно, то формула принимает вид:

ΔU = Q - PΔV = Q - P(V2 - V1),

где V1 и V2 - начальный и конечный объемы соответственно.

Если в процессе изобарного расширения гелия количество теплоты Q= 15кДж, то изменение внутренней энергии будет равняться

ΔU = 15кДж - P(V2 - V1).