Так как поршень легкий и может свободно перемещаться, то . Так как нижнему торцу подводят тепло, то поршень начинает смещаться вверх и от верхнего торца сосуда будет все время отводиться некоторое количество теплоты, при этом температура в верхней части сосуда будет постоянна, то есть процесс изотермический.
Поршень перемещается наверх, значит, объём газа в верхней части сосуда уменьшается. По закону Бойля-Мариотта

давление увеличивается.

В нижней части сосуда объём увеличивается, и давление увеличивается (так как давление в нижней и верхней части сосуда одинаково). Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

где — количество вещества, — универсальная газовая постоянная, — абсолютная температура.
То есть температура газа также увеличивается.
Суммарный объём сосуда равен , значит, объём нижней части сосуда равен

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для верхней части сосуда

Тогда