Равновесия достигли, т.к. углекислый газ тяжелее воздуха. Но со временем произошла диффузия газа и воздуха и его "испарение" из сосуда. Молекулы с самыми большими скоростями покинули сосуд, равновесие нарушилось.
Даже, если бы в сосуде была вода, произошло бы тоже самое.