Модель атома, допускающая передачу тепла посредством электронов.

Определим теплопередачу следующими правилами:

1. В металлах-проводниках тепло передаётся только электронами.

2. Так как электроны обладают массой и зарядом, то они участвуют в 2-х явлениях одновременно – в тепловом и электрическом, что приводит к сравнению силы обеих явлений. Чтобы определить результат воздействий на электрон, при математическом моделировании был создан раздел «переход процессов», описывающий электрическое и тепловое действие на ток при условии соизмеримости этих 2-х процессов (теплового и электрического).

Итак, те электроны, что могли бы участвовать в электрическом токе, также могут участвовать и в передаче тепла. Поэтому модель передачи тепла в металлах-проводниках может описываться так: если два соседних атома имеют разную тепловую энергию, то ядро атома с более высокой энергией передаёт частицу своей энергии электрону, который переходит в расположение атома с низкой энергией и передаёт его ядру часть своей энергии. Это движение произошло, когда тепловой процесс был большим, чем электрический, однако в процессе теплопередачи нарушилась электронейтральность - более холодный атом стал отрицательным ионом (на короткое время). Итак, после передачи тепла тепловой процесс исчез, но обнаружилось нарушение электронейтральности - теперь начинается электрический процесс, когда электрон из второго атома уже без тепловой энергии под действием электрических сил возвращается в расположение первого атома. Значит, можно сделать вывод:

Явление теплопередачи является для двух атомов локально-уравнивающим, то есть теплопередача осуществляется колебательным (эстафетным) движением электронов, а на границах вещества процесс теплопередачи посредством электронов приобретает вид термоэлектронной эмиссии. Это может значить, что процесс теплопередачи посредством электронов – это более общий закон, и он может касаться не только проводников, но и полупроводников и даже изоляторов! На границах вещества процесс теплопередачи посредством электронов носит всё тот же вид колебаний (эстафеты) электронов, что создаёт в пространстве инфракрасное излучение - в вакууме металлы передают тепло также посредством инфракрасного излучения, что говорит о колебаниях электронов на границах металлов, то есть о той же теплопередаче в вакууме посредством электронов.

Теперь модель атомов для металлов-проводников немного прояснилась. Почему же полупроводники ведут себя по-другому? Изоляторы же, по законам современной физики, вовсе не нуждаются в электронном способе теплопередачи. Но, тем не менее, по принципу аналогии можно предложить гипотезу о едином способе передачи тепла для всех веществ – электронном. Исследуя полупроводники, можно обнаружить особенности в модели атома полупроводников - они заключаются в особом управляемом способе энергообмена между ядром атома и электронами. Поэтому полупроводник может не обладать проводимостью и даже термоэлектронной эмиссией, пока не подвергнется некоторым воздействиям и условиям. При этом термин «ширина запрещённой зоны» является неверным по смыслу. В полупроводниках, которые имеют «широкую запрещённую зону», отсутствует непосредственный энергообмен между ядром атома и электронами. У полупроводников с «узкой запрещённой зоной» имеется непосредственный энергообмен между ядром атома и электронами. Термин «работа выхода» уже связан с механизмом ядра атома, включающим (увеличивающим) термоэлектронную эмиссию - она может включаться (управляться) определёнными энергетическими явлениями: например, облучение полупроводника светом может включить в атомах полупроводника термоэлектронную эмиссию, поэтому фотоэлектронная эмиссия – это частный случай термоэлектронной эмиссии. Эта гипотеза отвергает существование тепловых фононов (они не требуются, надо всего лишь изучить функции ядра атома), но в то же время электромагнитные волны остаются востребованными.

Такие сложности существуют в модели атомов полупроводника. В модели атома изоляторов связь электронов с ядром атома ещё более сильная, но и к ним может быть применима высказанная гипотеза о эстафетной передаче тепла посредством электронов.