Trabajo de física.

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3.-Energía, trabajo y potencia

- Lo siguiente son tres ejemplos totalmente separados , en el primero calcularíamos por ejemplo la energía de crecimiento de la Salmonella y en los otros dos la utilizaríamos para esterilizar los instrumentos de laboratorio que utilizaríamos para luego realizar un buen cultivo que no contenga bacterias que no sean las que nosotros manejamos.

Empezaremos recordando un poco lo que es cada término. En la física la energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. Trabajo es cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. Y potencia es a cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

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Pero, ¿Cómo podemos aplicar estos conceptos en la bacteria Salmonella typhi? La bacteria Salmonella typhi puede desarrollarse y multiplicarse; posee una cierta masa y se reproduce en uns velocidad especifica después de que entro en el organismo, al hacerlo ella requiere una energía la cual es calculable mediante la física. Por ejemplo tomando en cuenta que la masa es 7×10−16 kg y la velocidad de reproducción está dada por k= 1x10-6M

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Entonces energia es igual a:

[pic 6][pic 7]

E=[pic 8]

Entonces: [pic 9]

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E= 0.00000000000000000000035

El trabajo también puede mezclarse con la microbiología, no solo a través de las características del microorganismo, si no a través de las maquinas que se utilizan durante los procesos de crecimiento, aireación, pruebas de identificación, aislamiento, esterilización y cultivos. Por ejemplo El calor es el método de elección para esterilizar el material de laboratorio resistente a las altas temperaturas.

Todo el material que tenga contacto con las muestras bajo estudio debe esterilizarse mediante:

Horno, durante 2 horas a 170-175°C o autoclave, durante 15 min como mínimo a 121°;C[pic 11]

El autoclave es un Aparato para esterilizar por vapor que consiste en un recipiente cilíndrico, de paredes resistentes; metálico, y con cierre hermético autoclave, en cuyo interior, que contiene un líquido, generalmente agua, el objeto se somete a presiones y temperaturas elevadas sin llegar a hervir.

Así por medio de la física podemos calcular trabajo y potencia con la formula

P=W/t

Un autoclave conocido autoclave / esterilizador Harvey MC8 tiene una potencia de calentador de 1350 Watts, y para la esterilización necesitamos 15min dentro del autoclave, entonces podríamos sustituir en la formula anterior

P=W/t 1350Watts = X / 15min

Primero pasamos a segundos los 15min:

(15)(60) = 900s

Ahora despejamos para X:

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X= 1215000 J

Entonces el trabajo realizado por el calentador del autoclave es igual a 90 J.

Finalmente la potencia puede mezclarse de la misma manera, el aislamiento de un microorganismo se realiza con el fin de estudiar las propiedades, es necesario manipularlo en cultivos puros sin otro tipo de microorganismos. Se aísla (se separa) una sola celular de todas las demás y se cultiva de forma tal que su progenie permanezca asilado. Para preparar la muestra es necesario un procedimiento.

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En el laboratorio se cuenta con equipo necesario para licuar, si el trabajo descrito por una licuadora es de 12.256645 J en base a ello podemos calcular la potencia con la que trabajo.

P=W/t

Si P = W/t sustituimos en la formula

P= 12.256645J /1min

P= 12.256645J/60s

P= 735.398 W

Entonces la potencia realizada por una licuadora de laboratorio es igual a 735.398 Watts, suponiendo que el trabajo máximo es 12.256645J

4.-Conceptos básicos de calor

- El siguiente caso es un “si se requiere esterilizar” en caso de que el cultivo haya sido contaminado o no sea realizado correctamente. En este caso se esterilizaría y se realizaría de nuevo con nuevas instrucciones.

Los microorganismos mueren rápidamente cuando son sometidos a temperaturas superiores a su óptima de crecimiento. Esto permite utilizar altas temperaturas para eliminar microorganismos por termo destrucción. Los métodos basados en el calor son quizá los más utilizados para controlar el crecimiento microbiano.

El medio en el que se encuentra un microorganismo influye en su sensibilidad al calor. Por lo general, los microorganismos son más sensibles a las altas temperaturas cuando se encuentran a pH’s ácidos, mientras que las concentraciones altas de proteínas o azúcares en el medio disminuyen la efectividad del calor y protegen a las bacterias. Las altas concentraciones de sal tienen efectos variables según el tipo de microorganismo. La esterilización por calor se puede hacer en medio húmedo usando una autoclave o en medios secos mediante el horno Pasteur.

La esterilización por calor se puede hacer en medio húmedo usando una autoclave o en medios secos mediante el horno Pasteur. La autoclave esteriliza usando el calor húmero transmitido por vapor de agua sobrecalentado debido al uso de altas presiones. El efecto del vapor de agua es facilitar la transmisión del calor al objeto en esterilización. El procedimiento usual es usar 121ºC para lo que es necesaria una presión de 1.1 kg/cm2.

En un horno Pasteur se usa calor seco transmitido por el aire al objeto en esterilización. En este caso, la temperatura más usual suele ser de 180-250ºC y el tiempo de esterilización entre 30 min y varias horas. El uso del horno Pasteur está limitado por las características del material a esterilizar. (Madigan, Martinko, Dunlap, & Clark, 2009)

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5.-Calor y Termodinámica

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