Эффекты Зеебека и Пельтье

Попытка детального разбора явления.
До детального объяснения «противоположного» ему эффекта Пельтье мы пока ещё не дошли  полностью, но проблески, как мне кажется, мелькают.

Эффект Зеебека заключается в том, что, если сплавить три провода из двух разных металлов (в середине один и по бокам другой), то, если один спай охлаждать, а другой нагревать, мы сможем обнаружить очень маленькую разницу потенциалов на концах этой пары (называемой «термоэлектрической парой»).
Понятно, что эта разность электрических потенциалов вызвана смещением «облака» свободных электронов  от горячего спая к холодному.
Что заставляет свободные электроны САМИМ двигаться от нагретого участка металла к холодному?
СКОРОСТЬ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ НЕ ЗАВИСИТ!
То есть они продолжают двигаться с теми же скоростями так называемой «нулевой энергии» (энергии, которую они имели в металле, охлаждённом почти до Абсолютного нуля!!)
И они НЕ СТАНОВЯТСЯ «горячей», то есть движущимися быстрей!

Согласно Конфигурационной Теории Электронных Орбит тепловая энергия (по крайней мере в металлах, хотя думаю, что она приложима к ЛЮБЫМ атомным и молекулярным системам) НЕ ЕСТЬ кинетическая энергия движения атомов и молекул, а ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ деформации электронных орбит. Орбиты сдвигаются друг относительно друга, их диаметр по мере роста температуры увеличивается, но всё это НЕ есть кинетическая энергия ускоренного поступательного движения атомов и молекул, а потенциальная энергия «перестройки конфигурации» их электронных орбит.

Итак, нагрев металла означает упомянутую деформацию электронных орбит его атомов. Орбиты, расширяясь, увеличивают их взаимное перекрытие, что, естественно, увеличивает и количество свободных электронов. То есть при нагреве металла концентрация электронов растёт. А это в свою очередь порождает увеличение кулоновских сил взаимного отталкивания электронов, ЧТО И ВЫЗЫВАЕТ их движение в холодную зону, где концентрация электронов меньше, а значит и их «кулоновское давление» НИЖЕ!

Но!!!
Поскольку электро-и-теплопроводность металлов как раз связаны с КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ,  и, чем она больше, тем лучше электро-теплопроводность, то КАК объяснить тот общеизвестный факт РОСТА с температурой  их ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, то есть  как раз УМЕНЬШЕНИЯ электропроводности!? Это явно противоречит и только что высказанному предположению об увеличении концентрации свободных электронов при нагреве и общеизвестному факту о связи электропроводности с концентрацией свободных электронов!
(Повторяю известную истину: Электропроводность металлов связана с наличием в них свободных электронов, то есть электронов, могущих свободно передвигаться на любые расстояния и в любых направлениях в металле. И чем выше их концентрация, тем больше электропроводность. В наилучших проводниках – серебре, меди и золоте она наибольшая!)

Ответ: Значит процесс нагрева вызывает усиление двух конкурирующих АНТАГОНИСТИЧЕСКИХ процессов в металле: одного – увеличивающего концентрацию электронов и тем способствующего увеличению электропроводности, и другого, противоборствующего процесса, уменьшения электропроводности, ПРЕОБЛАДАЮЩЕГО НАД ПЕРВЫМ,
Упомянутый в предыдущей заметке «Причина вместо следствия, следствие вместо причины»  рост с температурой показателя отношения теплопроводности  к электропроводности как раз и указывает на эти антагонистические процессы.

Так, что это за процесс, уменьшающий проводимость при нагреве? 

(Не хочется даже повторять одну единственную и нелепую фразу из ФЭС – Физического Энциклопедического Словаря, т 5, Статья «Электрическое сопротивление». Но преодолею свою неприязнь к постыдным глупостям АВТОРИТЕТНЫХ АКАДЕМИЧЕСКИХ ИЗДАНИЙ и процитирую эту ОБЩЕПРИНЯТУЮ В ФИЗИКЕ «истину»:
«В случае металлов электрическое сопротивление связано с тем, что кристаллическая решётка металлов искажена тепловыми колебаниями и структурными неоднородностями (примесные атомы, дефекты решётки), на которых происходит рассеяние электронов».
Писал многократно об этой чепухе и не хочу повторяться, цитируя самого себя. Но опять, преоджолею это нежелание, чтобы не гонять читателей по ссылкам.
Самое элементраное не могу не упомянуть: Скорость дрейфа электронного облака при максимально технически допустимой плотности тока в медном проводе один ампер на один квадратный миллиметр сечения  = 0.4 мм/сек!) При бОльшей скорости дрейфа провод просто перегреется и расплавится! Хаотические скорости движения тех же свободных электронов в металлле 600-2000 км/сек!!!!  В двести пятьдесят миллионов раз больше. А, поскольку при «РАССЕЯНИИ» речь идёт о СТОЛКНОВЕНИЯХ электронов с этими «дефектами, то брать надо не скорости, а кинетическую энергию электронов, а она  уже в 6.25  ТРИЛЛИОНОВ раз  больше энергии ползущих медленным дпрейфом электронов тока. Если принять за истину упомянутое ОБЩЕПРИНЯТОЕ «объяснение» РАССЕЯНИЕМ, любой кусок металла должен сам по себе мгновенно взорваться с мощностью атомной или водородной бр\омбы. Но природа почему-то не считается с физическими энциклопедиями и хоть металлов вокруг нас полно, а ничто само собой не взрывается, уничтожая и Землю и всю солнечную систему!
Природа – дура, она не читает многоумные Физические Энциклопедии!)
 
Одна, давно предложенная  мной гипотеза, допускает, что так называемые «куперовские пары» электронов  обуславливающие сверхпроводимость ряда металлов при криотемпературах, образуются не только при низких температурах, а ВСЕГДА и ПРИ ЛЮБОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ, но их количество как раз сильно зависит от температуры металла. При очень низких температурах, в условиях. «подходящих» для возникновения «идеальных атомов», то есть атомов с НЕДЕФОРМИРОВАННЫМИ ТЕПЛОМ орбитами, вероятность образования и длительного существования таких пар велика и наступает неким квантовым скачком.  Сверхпроводимость!
При повышении температуры, процесс возникновения пар так же скачком резко уменьшается (из-за возникшей тепловой деформации электронных орбит). Однако он существует и при «комнатных» температурах и вносит свой УВЕЛИЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ вклад. Но чем выше температура, тем меньше «рождается и выживает» таких пар и это сразу сказываетсмя на уменьшении электропроволности, что НИКАК НЕ СВЯЗАНО С УВЕЛИЧЕНИЕМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, обусловленной совсем другим процессом.

Другое предположение, причинно связанное по тематике с предыдущим, заключается в тоже, давно данном мной объяснении вообще такого явления как «электрическое сопротивление металлов».
А именно, отбросив только что упомянутое абсолютно нелепое КОНВЕНЦИОНАЛЬНОЕ псевдообъяснение сопротивления «рассеянием свободных электронов на неоднородностях кристаллической решётки примесного или теплового происхождения», предлагается идея о МАГНИТНОМ сцеплении спиновых магнитных моментов электронов с магнитными полями атомов решётки. Именно поэтому «куперовские пары», имея суммарный спиновой магнитный момент НУЛЬ, могут двигаться в металле БЕЗ МАЛЕЙШЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ. Они «НИ С ЧЕМ МАГНИТНО НЕ СЦЕПЛЯЮТСЯ»! 
При нагреве металла происходит деформация орбит атомных электронов и при этом УВЕЛИЧИВАЕТСЯ сцепление их магнитных полей со спиновыми магнитными моментами свободных электронов, что и приводит к увеличению полного электрического сопротивления, нисколько не уменьшая связанной с этими деформациями теплопроводности, и даже, вполне возможно, увеличивающими её! 
(«Экзотическая» огромная теплопроводность сверхтекучего гелия 2, связана, очевидно, с особым поведением конгломерата «куперовских» пар «идеальных атомов» и здесь мы эту интересную тему обсуждать не будем, хотя, как видно из упоминания «идеального атома», и тут без него не обошлось.)

Два типа «сцепления» спиновых магнитных моментов свободных электронов  с магнитными полями атомных орбитальных полей: Деформирующие орбиты «сцепления» – то есть сообщающие атомам тепловую потенциальную энергию изменённых орбит и, наоборот, «сцепления», «ремонтирующие» орбиты, возвращающие их к состоянию «идеального атома» с «правильными», не искажёнными, не вырожденными орбитами – то есть отнятие тепловой  потенциальной энергии – охлаждние атомов . Идеальный атом не имеет ничего общего с общепринятыми состояниями атома «возбуждённого» или находящегося  «в нормальном состоянии» – в обоих случаях речь не идёт об «идеальном» состоянии  электронных орбит, как  в случае, когда на атом не действуют никакие доформирующие орбиты влияния.

Возвращаемся к эффекту Пельтье.
Как уже упоминалось, спины свободных электронов, движущихся упорядочнно под влиянием приложенного электрического поля, то есть медленно дрейфующих вдоль проводника, направлены уже не хаотически, а испытывают, можно сказать, круговую поляризацию, как стрелки компасов , расположенных в плоскости перпендикулярной проводнику с постоянным током. Очевидно, при переходе этого облака из одной кристаллической решётки в другую,( речь идёт о спае двух разных металлов), спины испытывают ещё и некое дополнительное  изменение направления, делающее их способными к более сильному влиянию на состояние атомных орбит, как деформирующее, так и «аыпрямляющее», то есть возвращающее их в состояние идеального атома.

В узкой полоске спая двух разных металлов, их кристаллические решётки своими полями поворачивают спины электронов, уже имеющих некую упорядоченную направленность из-за магнитного поля тока, таким образом, что они могут или деформировать орбиты больше обычного, и это приводит к нагреву данной части спая. В другом спае происходит обратное, направленные спины электронов «исправляют» деформированные орбиты, и здесь происходит охлаждение.
Но особенно сильно этот эффект теплового насоса наблюдается в полупроводниках.
Из полупроводников, по всей видимости,  выбрасываются не электроны с хаотически направленными спинами,  а ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ электроны, которые, благодаря этой специфической поляризации их спинов, а значит и магнитных моментов,  МОГУТ «исправлять» деформированные «тёплые» орбиты атомов и делать их «ИДЕАЛЬНЫМИ», что и вызывает ОХЛАЖДЕНИЕ СПАЯ двух полупроводников.

И последний вопрос, КАК именно, «поляризованные» электроны «исправляют деформированные»  орбиты на «приближающиеся к идеальным», или, скажем, «чуть ближе к идеальным»?
Ответ: НЕ ЗНАЮ!
Могу лишь предположить, что «поляризованный» электрон, «садится» на некую орбиту в атоме и его «параметры» лучше «подходят атому» чем прежний постоялец. Тогда того постояльца  выбрасывают из атома, с этой орбиты и он или вообще становится свободным или переходит на некую смежную орбиту, для которой он тоже «хорош».  Но электрон-новосёл своими парметрами уже ИЗМЕНЯЕТ заполученную орбиту в сторону бОльшей её идеализации – ОХЛАЖДЕНИЕ всего атома! А любое охлаждение – это приближение к состоянию «идеального атома»!
А куда девается излишняя энергия? Её уносит дрейф электронов?
НЕТ!
Она отдаётся смежным атомам и так по цепочке передвигается к горячему концу термопары, по которой идёт ток. ТОК САМ– НИКАКОГО ТЕПЛА НЕ ПЕРЕНОСИТ, а  лишь создаёт специфические условия для одних атомов спая нагреваться больше обычного Джоулева тепла, а для других – превращаться в чуть более идеальные и значит охлаждаться!
Ведь и в эффекте Пельтье Джоулево тепло от тока выделяется всюду, включая и ОХЛАЖДАЮЩИЙСЯ спай.

Faciant meliora potentes.

Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.

12 – 14 XI 2025