દળ \(M\) ધરાવતો એક પિસ્ટન દળવિહીન સ્પ્રિંગથી લટકાવેલો છે, જેનો પુન:સ્થાપક બળનો નિયમ \(\mathrm{F}=-\mathrm{kx}^3\) છે, જ્યાં k યોગ્ય પરિમાણવાળો સ્પ્રિંગ અચળાંક છે. પિસ્ટન ઊભી ચેમ્બરને બે ભાગમાં વિભાજિત કરે છે, જ્યાં નીચેનો ભાગ ' \(n\) ' મોલ આદર્શ વાયુથી ભરેલો છે. ચેમ્બરના નીચેના ભાગમાં સ્થાપિત હીટિંગ ફિલામેન્ટ (અવગણ્ય કદ સાથે) ની મદદથી, વાયુ પર સમતાપી રીતે (અચળ તાપમાન T એ) બાહ્ય કાર્ય કરવામાં આવે છે, જેથી પિસ્ટન \(\mathrm{L}_0\) ઊંચાઈથી \(\mathrm{L}_1\) ઊંચાઈ સુધી ઉપર જાય છે. ફિલામેન્ટ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલી કુલ ઊર્જા કેટલી છે? (ધારો કે ગરમ કરતા પહેલા સ્પ્રિંગ તેની કુદરતી લંબાઈમાં છે)

1. A \(3 n R T \ln \left(\frac{L_1}{L_0}\right)+2 \mathrm{Mg}\left(L_1-L_0\right)+\frac{k}{3}\left(L_1^3-L_0^3\right)\)
2. B \(n R T \ln \left(\frac{L_1^2}{L_0^2}\right)+\frac{M g}{2}\left(L_1-L_0\right)+\frac{k}{4}\left(L_1^4-L_0^4\right)\)
3. C \(n R T \ln \left(\frac{L_1}{L_0}\right)+M g\left(L_1-L_0\right)+\frac{k}{4}\left(L_1^4-L_0^4\right)\)
4. D \(n R T \ln \left(\frac{L_1}{L_0}\right)+M g\left(L_1-L_0\right)+\frac{3 k}{4}\left(L_1^4-L_0^4\right)\)