В Кирове «разобрали на атомы» энергию
Городскую акцию «Энергоночь 2026» организовал 29 мая на площадке Инженериума Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) Кирова. Центральным событием вечера стало научно-популярное ток-шоу «Разберём на атомы», в котором три эксперта разобрали энергию с точки зрения физики, биологии и психологии.
Старший преподаватель кафедры теплотехники и гидравлики электротехнического факультета ВятГУ Дмитрий Крупин открыл ток-шоу рассказом о том, что такое энергия с точки зрения физики. Спикер напомнил, что история изучения энергии насчитывает более двух тысяч лет. Первым понятие энергии как качества ввёл Аристотель: философ считал, что камень падает, потому что стремится к центру Земли. Готфрид Вильгельм Лейбниц впервые ввёл понятие «vis viva» — «живой силы», которая представляла собой кинетическую энергию, помноженную на два. Томас Юнг первым использовал слово «энергия» в современном смысле — как способность совершать работу. Джеймс Прескотт Джоуль экспериментально доказал эквивалентность тепла и механической работы: он крутил в воде лопасти с грузиками, измерял нагрев и показал, что 4,18 джоуля работы равны одной калории тепла. Наконец, Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц сформулировал закон сохранения энергии, согласно которому энергия не исчезает и не появляется из ниоткуда.
«Для чего нужны были все эти открытия? Чтобы предсказывать. Зная энергию в начале процесса, вы можете сказать, что получится в конце — не вскрывая машину. Это превратило физику из описательной в точную науку. Без энергии не было бы ни паровых машин, ни электростанций, ни ядерной бомбы», — пояснил Дмитрий Крупин.
Человечество должно было научиться преобразовывать один вид энергии в другой и передавать энергию на большие расстояния. «Мы не используем энергию — мы её размениваем на тепло. Вопрос только: сколько полезной работы успели сделать по пути», — отметил он.
Слушатели узнали, как устроена современная система энергоснабжения. Топливо сжигается в «большом чайнике» — котлоагрегате. Уходящие газы нагревают воду, вода испаряется и превращается в пар, который вращает турбину. На валу турбины находится генератор, производящий электроэнергию. Далее повышающий трансформатор поднимает напряжение с 24 киловольт до 500 киловольт, после чего по линиям электропередач энергия доходит до понижающего трансформатора, который снижает напряжение до привычных 220 вольт. Вторая часть энергии переходит в тепловую и уходит в радиаторы отопления с горячей водой.
Тем же процессом характеризуется работа атомного реактора, только там источником тепла служат реакции распада урана. «Деление тяжёлых ядер лежит в основе работы атомных электростанций и ядерного оружия. Если в ядро урана-235 попадает нейтрон, оно распадается на два осколка и ещё два-три нейтрона. Масса осколков меньше массы исходного ядра и нейтрона, и разница масс — дефект массы — превращается в энергию. Кстати, один грамм распавшегося урана эквивалентен 2,5 тоннам угля», — рассказал спикер.
«Энергию не открыли в природе как вещь. Её придумали люди как бухгалтерский инструмент — чтобы считать, на что способна Вселенная. Нельзя создать энергию из ничего. Нельзя уничтожить энергию. Любое производство энергии — это её преобразование. Термодинамика — возможно, самая честная наука. Она говорит: «Ребята, вы не победите. Энергия рассеется, порядок станет хаосом. Но пока это происходит — вы успеете сделать очень много полезной работы»», — резюмировал Дмитрий.
Кандидат биологических наук, доцент, преподаватель кафедры анатомии Елена Шушканова посвятила свою лекцию биоэнергетике — разделу биологии, изучающему механизмы трансформации, накопления и использования энергии в живых организмах. Она рассказала, что главные клеточные батарейки находятся в митохондриях. Мембрана митохондрии представляет собой липопротеидную плёнку толщиной 6-10 нанометров, состоящую из двойного слоя липидных молекул (до 80 процентов), в который включены молекулы белка (до 50 процентов) и углеводов (до 10 процентов). Важнейшее свойство этой мембраны — полупроницаемость. Она работает как прекрасный изолятор. Дыхательная цепь содержит три ферментных комплекса, через которые проходит поток протонов и электронов. В результате создаётся электрический градиент в 200 милливольт и концентрационный градиент.
Лектор подробно остановилась на работах нобелевских лауреатов, чьи открытия легли в основу современной биоэнергетики. Питер Деннис Митчелл получил Нобелевскую премию по химии 1978 года «за внесённый вклад в понимание процесса переноса биологической энергии благодаря созданию хемиосмотической теории». Томас Зюдоф, Ренди Шекман и Джеймс Ротман были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине 2013 года «за открытие системы везикулярного транспорта — основной транспортной системы в нашей клетке».
Также зрители узнали о молекулярных моторах. Шагающие моторы — кинезины, динеины и миозины — переносят органеллы и супермолекулярные частицы внутри клетки по микротрубочкам на периферию или к центру. Существуют также роторные молекулярные моторы, которые работают по принципу вращения. К ним относятся АТФ-синтаза и ионные насосы, осуществляющие перенос ионов против градиента концентрации. Эти невидимые механизмы обеспечивают жизнь клетки, перемещая грузы с удивительной точностью и эффективностью.
Кандидат психологических наук, доцент, заведующая кафедрой клинической психологии Кировского государственного медицинского университета Елена Черанёва затронула тему эмоционального выгорания. «Эмоциональное выгорание — это результат хронического стресса на рабочем месте, с которым не удалось успешно справиться», — пояснила спикер. Согласно триаде Кристины Маслач, оно включает три компонента: эмоциональное истощение, деперсонализацию (цинизм) и снижение личной результативности. «Представьте смартфон в режиме максимальной яркости, с навигатором, картами и фоновыми приложениями, без подзарядки — и батарейка села», — привела наглядный образ психолог.
В качестве решения Черанёва предложила пять шагов к восстановлению. Первый шаг — провести диагностику и быть честным с самим собой. Второй — восстанавливать свой ресурс за счёт сна, движения, отдыха. Лектор порекомендовала составить список из более чем 30 источников энергии, которые работают лично для каждого. Третий шаг — когнитивная реструктуризация, изменение привычных мыслительных паттернов. Четвёртый — выстраивать личные границы и соблюдать тайм-менеджмент. Пятый — экзистенциальная подзарядка через возвращение к вопросу «Ради чего я это делаю?». Спикер подчеркнула важность обращения к специалистам в случаях, когда самостоятельно справиться с выгоранием не удаётся.
«Свет в лампочке гаснет не потому, что она сломана. А потому что к ней перестали подводить ток. Подводите ток к себе», — завершила ток-шоу Елена Черанёва.
Также в этот вечер участники смогли посетить мастер-классы от электротехнического факультета ВятГУ, поучаствовать в викторине и послушать концерт музыкального коллектива.
