# С точки зрения атомов...

Де Лэскалье Эспри

С точки зрения атомов...


То, что для нас (для наших приборов) 'выглядит' одинаковым, тождественным, для атомов 'представляется' чем-то весьма разным.


Например: Два потока белого света.

Мы сравнили интенсивность света в потоках - она идентична.

Спектральный состав - идентичен в обоих как в смысле длин волн, так и по спектральному распределению энергии.

Всё совпадает в обоих потоках.

Но, вот же, странность:

Когда мы направляем поочерёдно оба потока на некий фотоэлемент, долженствующий показать нам возникновение электрического тока за счёт фотоэффекта, то один поток его создаёт, а другой НИСКОЛЬКО!

Вновь подчеркну, энергия, переносимая обоими потоками одна и та же!

Так, в чём же разница?

Оказывается, разница в источниках излучения.

Пример, разумеется, условный, нереальный!

Один источник - это фотосфера Солнца.

Другой - Крабовидная туманность

Из фотосферы Солнца - к нам попадает КВАНТОВОЕ излучение за счёт возбуждения атомов гелия и водорода.

Из Крабовидной туманности -- излучение ВОЛНОВОЕ от релятивистских электронов, 'закрученных' в мощных магнитных полях туманности - тормозное, синхротронное излучение, НЕквантовое! Поэтому оно НЕ может вызвать типично квантового явления фотоэффекта, то есть выброса электронов под действием поглощённых ими квантов света с необходимой для преодоления работы выхода энергией!

Это введение написано с целью лучшего понимания дальнейшего содержания заметки.


Теперь я повторю описание эксперимента, приведенного мной в заметке, посвящённой неверному физическому толкованию закона Био-Савара. (См. Заметку под названием 'О физически некорректной формулировке закона Био-Савара'.)

Там, в части 'Провокация', описывается мысленный эксперимент: Некая вакуумная трубка, в которой под действием сильного электрического поля от катода к аноду ускоренно движутся электроны. Понятно, что скорости их различны на разных участках траектории. У катода они минимальны, у анода - максимальны! Но величина тока, конечно же постоянна и напряжённость магнитного поля, создаваемая этим током, всюду одна и та же.

Итак, скорости электронов могут отличаться во много раз по мере удаления от катода и приближения к аноду, а величина тока одна и та же, и напряжённость магнитного поля тоже постоянна в любом участке трубки.

Объяснение этому явлению даётся в указанной заметке - ток один и тот же!


Но нет вовсе надобности брать вакуумную трубку для такого сопоставления.

Возьмём два соединённых последовательно проводника, из разных по удельному сопротивлению металлов, например, медь и сплав НИХРОМ, обладающий удельным сопротивлением почти в сто раз превышающим медь и используемым для нагревательных элементов с температурой 1000 -1500 градусов.

В меди при максимально допустимой технически плотности тока в 6 ампер/кв.мм электроны дрейфуют со скоростью 0.4 мм/сек. Это означает шесть кулонов в секунду проходит через поперечное сечение медного провода

А в нихроме? Там тоже должны пройти эти же кулоны и за ту же секунду. Но, что значит высокое удельное сопротивление металла? Это значит, что в нём концентрация электронов гораздо меньше, чем в меди. Отличие хорошего металлического проводника от плохого именно в высокой концентрации электронов в хорошем. Но через сечение, неважно какое, равное ли медному или меньше него должно в секунду проходить то же количество электронов -- 9.6 х10 в девятнадцатой степени электронов. (Электрический заряд электрона 1.6 х 10 в минус девятнадцатой степени)

Но медь - это второй по хорошей проводимости металл, а нихром - один из специальных сплавов, обладающих высоким удельным сопротивлением, то есть очень малой проводимостью. Значит там, в нихроме, концентрация электронов в примерно сто раз меньше и значит они должны двигаться со скоростью в сто раз большей, чем в меди! Иначе окажется, что ток РАЗНЫЙ в двух соединённых последовательно проводниках! Куда часть его девается???

Таким образом, мы приходим к странному, хотя и логически понятному выводу о РАЗНЫХ СКОРОСТЯХ ДРЕЙФА электронов в разных по проводимости проводниках. Магнитное поле по величине напряжённости будет в нихроме тем же, что в медном, но создаваться оно будет РАЗНЫМИ механизмами: В меди за счёт медленного дрейфа БОЛЬШОГО числа электронов, а в нихроме, за счёт увеличенной скорости, гораздо МЕНЬШЕГО их числа!


Какая разница? -- Подумает читатель даже с техническим образованием. Ток - один и тот же, значит магнитное поле одно и то же...

Для НАС, ЛЮДЕЙ И НАШИХ ПРИБОРОВ, созданных НАМИ для ответов на НАШИ вопросы!


А для АТОМОВ металлов это совсем НЕ ОДНО И ТО ЖЕ!

Поэтому нагревается именно нихромовый провод до высоких температур, а медный почти не нагревается!

'С точки зрения атомов' меньшая концентрация электронов, но движущихся с бОльшей скоростью. весьма существенна и она как раз определяет характер изменения конфигурации электронных орбит атомов. Они деформируются, увеличивая свои размеры, что и проявляется в виде нагрева! Более быстро движущиеся заряженные частицы создают и более сильное локальное магнитное поле, которое поворачивает спины электронов так, что они активней своими магнитными моментами начинают взаимодействоать с магнитными полями орбитальных электронов, деформируя их орбиты в сторону их увеличения.

Ни о каких 'столкновениях' электронов с атомами речь вообще не идёт и скорость дрейфа электронов в зонах проводимости (по обощённым внешним орбитам атомов металла) ничтожна по сравнению с их скоростями обращения на этих орбитах (от 600 до 2000 км/сек!).

И вот тут возникает самый интересный и 'коварный' вопрос: А могут ли дрейфующие электроны, воздействуя на орбиты атомов, по самым внешним которых они и ползут, НЕ деформировать их в сторону, скажем, 'искажения', а НАОБОРОТ: Так воздействоать на эти орбиты, точнее, на поля создаваемые другими электронами, что они 'саморемнтируются' и становятся похожими на орбиты 'ИДЕАЛЬНОГО АТОМА', то есть атома при температурах весьма близких к Абсолютному нулю, нисколько НЕ ИСКАЖЁННЫХ орбитах

Оказывается. ДА!

В определённых пределах могут!

Если быстродвижущиеся в плохом проводнике электроны переходят в хороший, они ЗАМЕДЛЯЮТ свою скорость до 'общепринятой' в данном хорошем проводнике. Вроде бы парадокс: Теряют свою кинетическую энергию, а значит должны нагревать этим отданным избытком хороший проводник?

Снова напоминаю: НЕ в их кинетической энергии суть нагрева или охлаждения и вообще причины электрического сопротивления, а во взаимодействии магнитных спиновых моментов дрейфующих электронов с магнитными полями орбитальных электронов. Ибо любые изменения их кинетической энергии дрейфа НИЧТОЖНО малы по сравнению с упомянутыми орбитальными скоростями! Последние - в сотни миллионов-миллиард раз БОЛЬШЕ!

Итак, в месте торможения быстрых электронов при их переходе в хороший проводник, возникают локальные, специфически меняющиеся магнитные поля, 'ИСПРАВЛЯЮЩИЕ' орбиты атомов в сторону их 'идеализации'. Замедляющиеся электроны своими магнитными моментами в зоне перехода 'создают' некие подобия 'идеальных атомов'. А это, макроскопически, есть ничто иное, как ОХЛАЖДЕНИЕ МЕСТА КОНТАКТА хорошего и влохого провдников.

Вот же, подарок природы, так давайте наращивать ток и получим криотемпературы, чуть ли не Абсолютный нуль!

УВЫ!!! Не выйдет.

Дело в том, что, удаляясь от этого специфического места контакта, эти наши уже затормозившиеся электроны начинают, КАК ОБЫЧНО, снова деформировать орбиты атомов, вызывая нагрев.

До определённого предела величины тока эффект локального 'переходного' ОХЛАЖДЕНИЯ ПРЕОБЛАДАЕТ НАД НАГРЕВОМ. Но эти процессы, понятно, конкурирующие и изменяются они по-разному:

Эффект охлаждения растёт пропорционально ПЕРВОЙ СТЕПЕНИ величины тока, а джоулево тепло (нагрев) - пропорционально КВАДРАТУ величины тока и это приводит в тому, что охлаждение уже не может конкурировать с быстро нарастающим джоулевым нагревом!


Когда ток течёт в противоложном направлении, электроны в месте контакта УСКОРЯЮТСЯ, переходя из хорошего проводника в плохой и ЭТИМИ СВОИМИ меняющимися магнитными полями наоборот деформируют орбиты атомов в зоне перехода - происходит разогрев контакта плюс джоулево тепло!


Это всего лишь очередное ПРИБЛИЖЕНИЕ к объяснению эффекта Пельтье.


И ещё одна скромная мораль: Мы не умеем думать НЕ-ПО-ЧЕЛОВЕЧЕСКИ! А часто для понимания явлений природы надо спрыгивать с тупой и ограниченной плоскости мыслительного антропоцентризма, начинать думать не как самодовольные потомки каннибалов, а как ДРУГИЕ ЖИВЫЕи НЕЖИВЫЕ объекты природы.

Атомы, конечно, не думают, но они -- определённым образом функционирующие системы и надо стараться понять 'ЛОГИКУ ИХ СИСТЕМ'!


Faciant meliora potentes.


Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.

30 VI 2026


P.S. Мысль, только что возникшая, по окончании публикации:

Возможно, возникающее из-за торможения элетронов на переходе двух проводников, общее внутриатомное магнитное поле ослабевает и, согласно правилу Ленца, это вызывает некую атомно-орбитальную перестройку дабы КОМПЕНСИРОВАТЬ уменьшающееся магнитное поле. Атомы в уменьшающемся поле 'перестраивают' свои орбиты более энергетически экономным образом (тем приближая себя в состоянию 'идеального атома'), то есть теряют энергию и охлаждаются!

Мысль странная и, возможно, нелепая... А, может быть, нелепая, но не очень...