wrestПоведение "почти" идеального газа в трубе при сняти перегородки я уже как-тот раз рисовал. Температура после снятия перегородки не станет равновесной очень быстро. Если газ не перемешивается, потребуется много времени для выравнивания температуры при помощи теплопроводности. Это, в общем, очевидно: левая часть газа расширяется и как поршень сжимает правую. Левая охлаждается, правая - нагревается. После чего им нужно прийти в тепловое равновесие, а это может быть делом не быстрым.
Тут в теме говорится о том, что температура так же останется постоянной во всем цилиндре (и тоже, видимо, какая и была в той части где был газ)
Нет, она изменится, ведь газ совершает работу против силы тяжести. Скажем, если изначально весь он был внизу столба, и снятие перегородки позволило ему расширяться вверх. Да, в конце столб будет изотермический, но его температура будет ниже, чем у газа вначале. Это только в невесомости газ не может совершить никакой работы при расширении в полость с неподвижными стенками, поэтому его конечная внутренняя энергия равна начальной. В гравитационном поле у газа еще потенциальная энергия появляется.
Вообще, все эти расширения проходят через волны. Если газ идеальный, то можно и не дождаться равновесного состояния, будут бесконечные колебания. Если же его аккуратно демпфировать, то любые внезапные расширения обычно происходят так: давление резко выравнивается, температура резко становится неравномерной, быстрые затухающие колебания, температура медленно выравнивается.
То есть перемещаются не молекулы, а кинетическая энергия.
Конечно. Все разговоры про "молекула поднимается наверх без столкновений и теряет энергию" - это просто для упрощения понимания. Молекулы обычно толкутся на месте, обмениваясь кинетической энергией с ближайшими соседями. В некоторых случаях эти два подхода дают одно и то же (как, например, в одномерном случае). Мы можем считать, что молекулы сталкиваются и разлетаются, можем считать, что столкновения не было и они просто пролетели друг сквозь друга - это одно и то же, если считать молекулы неразличимыми, но второе представление проще для понимания, ведь столкновения учитывать не нужно.