આયર્ન (લોખંડ) ના ઓક્સાઈડમાંથી તેના નિષ્કર્ષણ માટેના ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર (thermodynamics) ને સમજાવો.

(A) આયર્નના નિષ્કર્ષણની પ્રક્રિયામાં,રિડક્શનનો મુખ્ય તબક્કો $FeO_{(s)} + C_{(s)} \rightarrow Fe_{(s/l)} + CO_{(g)}$ $(i)$ છે.
પ્રક્રિયા $(i)$ ને નીચેની બે પ્રક્રિયાઓના જોડાણ (coupling) તરીકે જોઈ શકાય છે:
$FeO_{(s)} \rightarrow Fe_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)}$ ; $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$ $(ii)$
$C_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow CO_{(g)}$ ; $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)}$ $(iii)$
જ્યારે પ્રક્રિયા $(ii)$ અને $(iii)$ જોડાઈને $(i)$ આપે છે,ત્યારે કુલ ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફાર નીચે મુજબ થાય છે:
$\Delta_{r} G^{\ominus} = \Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)} + \Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$ $(iv)$
જો સમીકરણ $(iv)$ માં $\Delta_{r} G^{\ominus}$ નું મૂલ્ય ઋણ હોય,તો જ પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ થશે. આને એલિન્ધમ આકૃતિ દ્વારા સમજાવી શકાય છે:
$(i)$ આપેલ આકૃતિમાં,$Fe$ ના $FeO$ માં ઓક્સિડેશન માટેનો $\Delta_{r} G^{\ominus}$ વિરુદ્ધ $T$ નો આલેખ ઉપર તરફ જાય છે,જ્યારે $C$ ના $CO$ માં ઓક્સિડેશન માટેનો આલેખ નીચે તરફ જાય છે. આ બંને આલેખ આશરે $1073 \ K$ તાપમાને એકબીજાને છેદે છે.
$(ii)$ $1073 \ K$ થી વધુ તાપમાને,$C \rightarrow CO$ ની રેખા $Fe \rightarrow FeO$ ની રેખાની નીચે રહે છે,એટલે કે $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)} < \Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$.
આમ,$1073 \ K$ થી ઉપરના તાપમાને,કોક $FeO$ માટે રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે અને પોતે $CO$ માં ઓક્સિડાઈઝ થાય છે.