Да, внутренняя энергия газа изменяется при его расширении. Если расширение происходит при постоянной температуре (изотермический процесс), то внутренняя энергия идеального газа не изменяется, так как она зависит только от температуры. Однако, если расширение происходит с совершением внешней работы (например, при адиабатном расширении, когда газ охлаждается, совершая работу), то внутренняя энергия газа уменьшается.
Ответ: Да, происходит. В зависимости от типа расширения (изотермическое, адиабатное и др.) внутренняя энергия может оставаться неизменной или уменьшаться.