如图所示，导热良好的圆柱形气缸开口竖直向上放置，长为l=40cm、质量为M=5kg。一定质量的理想气体被横截面积为S=10cm²、质量为m=2kg的活塞封闭在气缸内，活塞刚好静止于气缸正中间位置。现将气缸缓慢转动至开口竖直向下，并且将活塞的下表面与一原长为l₀=35cm的弹簧相连，使得整个气缸保持静止且气缸口离地高度为 l，环境温度保持不变，不计气缸壁与活塞厚度，不考虑活塞和气缸间的摩擦，重力加速度为g=10m/s² ， 外界大气压强为p₀=1.0×10⁵Pa。求：