Resposta:

a) A mistura gasosa contém 1 fase, 3 componentes e possui 4 graus de liberdade à temperatura ambiente.

b) A mistura gasosa contém 2 fases (mistura gasosa inicial e gases em equilíbrio da reação), 3 componentes e possui 3 graus de liberdade a alta temperatura e em equilíbrio químico.

Explicação:

a) Mistura gasosa contendo quantidades arbitrarias de N₂, H₂ e NH₃ à temperatura ambiente:

Vamos considerar que os gases estão bem misturados e não há indicação de coexistência de fases separadas.

1. Número de componentes (C):

Temos três gases presentes - N₂, H₂ e NH₃. Portanto, C = 3.

2. Número de fases (P): Como os gases estão bem misturados, assumimos apenas uma fase gasosa. P = 1.

3. Grau de liberdade (F):

Utilizando a fórmula F = C - P + 2,    temos F = 3 - 1 + 2 = 4.

A mistura gasosa contém 1 fase, 3 componentes e possui 4 graus de liberdade à temperatura ambiente.

b) Mistura gasosa contendo quantidades arbitrarias de N₂, H₂ e NH₃ a alta temperatura e em equilíbrio químico 2NH₃ ⇌ N₂ + 3H₂:

1. Número de componentes (C):

Três gases presentes - N₂, H₂ e NH₃. Portanto, C = 3.

2. Número de fases (P):  Temos uma reação química em equilíbrio, o que pode alterar o número de fases presentes no sistema. A reação 2NH₃ ⇌ N₂ + 3H₂ envolve diferentes gases em ambos os lados da equação. Temos duas fases gasosas: uma para a mistura inicial e outra para os gases em equilíbrio da reação. P = 2.

3. Grau de liberdade (F):

Utilizando a fórmula F = C - P + 2, temos F = 3 - 2 + 2 = 3.

A mistura gasosa contém 2 fases (mistura gasosa inicial e gases em equilíbrio da reação), 3 componentes e possui 3 graus de liberdade a alta temperatura e em equilíbrio químico.