Estabeleça, em palavras, os significados de -r_{A},-r_{A}^{\prime} e r_{A}^{\prime \prime}. A velocidade de reação -r_{\mathrm{A}} é uma quantidade extensiva? Explique.

Passo 1

O enunciado pede que expliquemos, em palavras, o que representam as três diferentes definições de velocidade de reação associadas à espécie A, a saber -r_{A}, -r_{A}^{\prime} e r_{A}^{\prime\prime}, e que comentemos se -r_{A} é ou não uma quantidade extensiva.

Passo 2

-r_{A} é a velocidade de consumo da espécie A por unidade de volume do sistema reacional e por unidade de tempo. Em outras palavras, é a taxa volumétrica de desaparecimento de A, geralmente expressa em \mathrm{mol}\,\mathrm{m}^{-3}\,\mathrm{s}^{-1}. -r_{A}^{\prime} é a velocidade de consumo de A por unidade de massa de catalisador e por unidade de tempo. Ou seja, quantos moles de A são convertidos por quilograma de catalisador em cada segundo, normalmente em \mathrm{mol}\,\mathrm{kg}_{\mathrm{cat}}^{-1}\,\mathrm{s}^{-1}. r_{A}^{\prime\prime} é a velocidade de consumo de A por unidade de área de superfície ativa do catalisador e por unidade de tempo. Em outras palavras, moles de A reagidos por metro quadrado de superfície catalítica por segundo, tipicamente em \mathrm{mol}\,\mathrm{m}_{\mathrm{cat}}^{-2}\,\mathrm{s}^{-1}.

Passo 3

Uma quantidade extensiva é aquela que cresce ou diminui proporcionalmente ao tamanho total do sistema. Como -r_{A} já está normalizada por volume (ou seja, é “por metro cúbico”), seu valor independe do volume total do reator e não varia com a escala do sistema. Logo, -r_{A} não é extensiva, mas sim uma grandeza intensiva.

Resposta

-r_{A}: taxa volumétrica de consumo de A (mol m^{-}³ s^{-}¹). -r_{A}^{\prime}: taxa por massa de catalisador (mol k g^{-}¹ s^{-}¹). r_{A}^{\prime\prime}: taxa por área de superfície catalítica (mol m^{-}² s^{-}¹). -r_{A} não é quantidade extensiva, pois já é definida por unidade de volume e, portanto, independe da escala do sistema.

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