Поскольку цилиндр теплоизолированный, то можно считать, что изменение внутренней энергии газа равно работе сил, совершаемой при смещении поршня.

Работу сил можно найти по формуле: A = F * S, где F - сила, S - путь, по которому совершается работа.

Сначала найдем силу, с которой действует груз на поршень: F = m * g, где m - масса груза, g - ускорение свободного падения.

F = 5 кг * 9,8 м/с² = 49 Н

Теперь найдем путь S, на который поднимется поршень: S = V1 * ΔT / A1, где V1 - объем газа, ΔT - изменение температуры, A1 - площадь поршня.

V1 = 4 л = 0,004 м³
A1 = 20 см² = 0,0002 м²

S = 0,004 м³ ΔT / 0,0002 м² = 20 м³ ΔT

С теми же соображениями и формулами находим: S = 20 м³ ΔT
A = 49 Н 20 м = 980 Дж

Таким образом, изменение внутренней энергии газа равно 980 Дж.

Теперь найдем изменение внутренней энегрии газа через изменение его температуры:

ΔU = c m ΔT, где c - удельная теплоемкость газа, m - масса газа

Зная, что удельная теплоемкость азота при постоянном давлении Сp=1050 Дж/(кг∙К), можно найти изменение в температуре.

980 Дж = 1050 Дж/(кг·°C) m ΔT ,
ΔT = 980 Дж / (1050 Дж/(кг·°C) * 5 кг) = 0.186 °C

Следовательно, температура газа увеличится на 0.186 °C.