До детального объяснения "противоположного" эффекту Зеебека 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.