1). Формула внутренней энергии газа:

U=i*v*R*T/2

где i - количество степеней свободы, для одноатомного газа, коим является гелий, равна 3

v  -  количество вещества в молях, вычислим его:

v=m/M, где М - молярная масса, равная для гелия 4*10^-3

v=16*10^-3/4*10^-3=4 моля

R - универсальная газовая постоянная, равна 8.31

Т - температура, измеряется в кельвинах. Чтобы перевести цельсии в кельвины, просто прибавьте к ним 273: 27+273=300 К

Тогда:

U=3*4*8.31*300/2=14958 Дж  = 15 кДж.

2). Если расширение изотермическое, то изменение внутренней энергии U=i*v*R*dT/2 равно 0, т.к. dT=0.

Тогда первый закон термодинамики принимает вид:

Q=A

А т.к. работа равна 1 МДж, то и количество теплоты Q тоже равно 1МДж.

Как изменится давление газа, можно определить по формуле Клапейрона:

для изотермы:

p1*V1=p2*V2

т.е. произведение давления и объема должно сохраняться постоянным. Раз объем увеличился (т.к. газ расширялся, как указано в условии), то давление уменьшилось.

1)первый закоон термодинамики u=Q+A
5000000Дж-2000000Дж=3МДж
2)u=3/2*m*R*T=1,5*5моль*8,31дж/кг*К*20К=1,23кДж-увеличилась
3) Q=4200*0,2*100+2260000*0,2=84000+452000=536000Дж=536 кДж