Предположим, во второй части кислорода вообще нет, а есть лишь вакуум. И вот теперь мы мгновенно убираем перегородку (именно убираем, а не сдвигаем постепенно). Как изменятся скорости молекул?...
Введём поршень вместо перегородки и будем всё делать "медленно и печально". Сначала - адиабатическое расширение, газ "работает", и эту работу можно аккумулировать. Ну а потом пустить эту энергию на нагрев охладившегося газа...
Для идеального газа этой энергии хватит, чтобы вернуть старую Т, для реального бабушка говорит надвое -
http://www.xumuk.ru/teplotehnika/019.html -
При дросселировании реальных газов энтальпия газа остается постоянной, энтропия и объем увеличиваются, давление падает, а температура изменяется (увеличивается, уменьшается или остется неизменной).В исходной задаче та же ситуация. В первом приближении Т не изменится, для второго не хватает данных.