内能不一定减小,是因为气体做功的同时可以吸收外界高温热源的热量,温度上升,内能会增加.同时体积膨胀对外做功,导致密度减小.
本人所知道的气体对外做功的途径,就只有体积功了,即体积膨胀,所以密度必然减小.