Phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen theo phương trình:

\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g) \]

là một phản ứng tỏa nhiệt, nghĩa là biến thiên enthalpy chuẩn (\(\Delta H\)) của phản ứng này có giá trị âm. Theo nguyên lý Le Chatelier, khi nhiệt độ giảm, cân bằng của phản ứng sẽ dịch chuyển về phía sản phẩm để giảm nhiệt độ, tức là tạo ra nhiều ammonia hơn. Do đó, về lý thuyết, nhiệt độ thấp sẽ thuận lợi cho việc tổng hợp ammonia.

Tuy nhiên, quá trình Haber lại chọn nhiệt độ phản ứng khá cao, vào khoảng 400 – 600 độ C, vì các lý do sau:

1. **Tốc độ phản ứng**: Ở nhiệt độ thấp, mặc dù cân bằng phản ứng dịch chuyển về phía tạo ra nhiều ammonia hơn, nhưng tốc độ phản ứng lại rất chậm. Tốc độ phản ứng hóa học tăng theo nhiệt độ, do đó nhiệt độ cao giúp tăng tốc độ phản ứng, làm cho quá trình sản xuất ammonia trở nên khả thi về mặt công nghiệp.

2. **Hiệu suất xúc tác**: Quá trình Haber sử dụng các chất xúc tác (thường là sắt với các chất phụ gia) để tăng tốc độ phản ứng. Các chất xúc tác này hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ thấp, hiệu suất của chất xúc tác giảm, làm cho quá trình tổng hợp ammonia không hiệu quả.

3. **Cân bằng giữa tốc độ và hiệu suất**: Nhiệt độ 400 – 600 độ C là một sự thỏa hiệp giữa việc đạt được tốc độ phản ứng đủ nhanh và hiệu suất chuyển hóa nitrogen và hydrogen thành ammonia. Ở nhiệt độ này, mặc dù cân bằng phản ứng không hoàn toàn dịch chuyển về phía sản phẩm, nhưng tốc độ phản ứng đủ nhanh để sản xuất ammonia với hiệu suất chấp nhận được.

4. **Áp suất cao**: Để bù đắp cho việc nhiệt độ cao làm giảm hiệu suất cân bằng, quá trình Haber sử dụng áp suất cao (thường từ 150 đến 300 atm). Áp suất cao giúp dịch chuyển cân bằng về phía sản phẩm (ammonia), theo nguyên lý Le Chatelier, vì số mol khí giảm khi phản ứng tiến hành.

Tóm lại, nhiệt độ phản ứng cao trong quá trình Haber là một sự thỏa hiệp cần thiết để đạt được tốc độ phản ứng đủ nhanh và hiệu suất sản xuất ammonia hợp lý trong điều kiện công nghiệp.