W procesach zgazowania węgla parą wodną istotna jest równowaga chemiczna między reagentami i produktami, bo skład gazu (m.in. udział H2) zależy od temperatury i ciśnienia. Dla reakcji prowadzących do tworzenia wodoru z udziałem pary wodnej i węgla kluczowe jest to, że zwiększanie temperatury sprzyja kierunkowi endotermicznemu, czyli temu, który "zużywa" ciepło.
W praktyce oznacza to, że przy stałym ciśnieniu podniesienie temperatury zwykle zwiększa stopień wytworzenia składników typowych dla gazu syntezowego, w tym wodoru, a obniżenie temperatury ogranicza ich udział. W zadaniu celem jest uzyskanie 50% objętościowych H2 w mieszaninie poreakcyjnej, więc decyzja operatorska polega na dobraniu takiej zmiany temperatury, która przesunie równowagę na tyle, aby osiągnąć wymagany skład.
Odpowiedź "Zwiększyć o 200°C" jest spójna z zasadą Le Chateliera dla reakcji endotermicznych: wyższa temperatura faworyzuje tworzenie produktów wymagających dopływu ciepła, co w tym typie procesu przekłada się na wyższy udział wodoru w gazie.
Pozostałe propozycje są nieprawidłowe z następujących powodów:
- "Zwiększyć o 100°C" – wskazuje poprawny kierunek regulacji, ale zbyt małą zmianę, aby osiągnąć wymagane 50% (w zadaniu oczekiwany jest większy skok).
- "Zmniejszyć o 200°C" – obniżenie temperatury dla kierunku endotermicznego działa w stronę zmniejszania wytwarzania produktów, więc utrudnia osiągnięcie wysokiej zawartości H2.
- "Zmniejszyć o 100°C" – podobnie jak powyżej: zła strona regulacji, skutkująca spadkiem udziału H2 zamiast wzrostu.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy pytanie dotyczy wpływu temperatury na skład mieszaniny w stanie (lub blisko) równowagi, najpierw oceń znak efektu cieplnego (endotermiczna/egzotermiczna), a dopiero potem wybieraj wielkość korekty zgodnie z danymi zadania (tabele/wykresy/nomogramy, jeśli są przewidziane w arkuszu).
