导热良好、竖直放置的气缸，上端开口，一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，活塞距气缸底部高度为h，活塞在A处，如图所示；现缓慢升高气缸周围环境的温度，至活塞离气缸底部高度为2h时，停止升温且保持温度不变，此时活塞在B处；再向活塞上部缓慢添加沙子至活塞又回到距气缸底部h处，停止添加沙子。已知气缸周围大气压强 活塞质量为m，气缸横截面积为S，重力加速度为g，不计活塞与气缸之间的摩擦。求