Современный урок 2024. Физика и биология. Особенности кипящей воды при паровой стерилизации

Автор: Самсонова Валентина Георгиевна

Организация: ГБОУ гимназия №114

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Автор: Смирнов Андрей Алексеевич

Организация: ГБОУ гимназия №114

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Цель:  Объединить уроки по биологии и физике в теме «Особенности кипящей воды при стерилизации». Рассмотреть физические свойства кипящей воды при повышенном давлении, позволяющие решить задачи по стерилизации.

Задачи урока:

Повторить по биологии:

• Что такое бактерия
• Виды опасных для человека бактерий

Сформулировать условия для уничтожения опасных человеку бактерий.

Повторить по физике:

• Основные физические свойства воды
• Фазовые переходы молекулы
• Что такое кипение

На основе фазовых переходов, найти условия уничтожения опасных человеку бактерий. Рассмотреть примеры промышленной аппаратуры для стерилизации.

Бактерии - это одноклеточные микроорганизмы, которые находятся практически везде на нашей планете и, очевидно, что играют очень важную роль в нашей жизни. Они могут быть как полезными, так и вредными для человека. Строение бактериальной клетки и строение бактерии представлены на рис.1 и рис.2 .

Рис.1 Строение клетки	Рис 2. Строение бактерии

Мы рассмотрим наиболее опасные для человека бактерии и сформулируем условия для их уничтожения.

Примеры таких бактерий включают:

Бактерии рода Bacillus (например, Bacillus subtilis и Bacillus anthracis). Некоторые виды бактерий Bacillus могут вызывать заболевания у людей. Например, Bacillus anthracis является возбудителем сибирской язвы — опасного инфекционного заболевания, которое может привести к летальному исходу.

Другие виды Bacillus, такие как Bacillus cereus, могут вызывать пищевые отравления при употреблении заражённых продуктов питания. Симптомы могут включать тошноту, рвоту и диарею.

Clostridium — это род бактерий, которые могут вызывать различные заболевания у человека. Некоторые виды к Clostridium могут быть очень опасными и даже смертельными. Например, Clostridium tetani вызывает столбняк — заболевание, которое поражает нервную систему и может привести к судорогам и дыхательной недостаточности. Clostridium botulinum вызывает ботулизм — пищевое отравление, которое может вызвать паралич и дыхательную недостаточность. Clostridium perfringens может вызывать пищевые отравления, а также газовую гангрену — инфекцию, которая разрушает ткани и может быть смертельной.

Гнилостные бактерии — это группа микроорганизмов, которые разлагают органические вещества, превращая их в более простые соединения. Они являются анаэробными, то есть могут жить и размножаться в условиях отсутствия кислорода. Некоторые виды гнилостных бактерий способны образовывать споры — специальные структуры, которые защищают их от неблагоприятных условий. Споры могут выдерживать высокие температуры, высушивание и другие экстремальные факторы.

Перечисленные виды бактерий могут присутствовать и размножаться в медицинских инструментах, использованных перевязочных материалах, продуктах питания. Для уничтожения бактерий применяется режим стерилизации. Стерилизация медицинских инструментов, одежды и белья имеет критическое значение для предотвращения распространения инфекций и обеспечения безопасности пациентов и медицинского персонала.

Во время военных действий, когда доступ к медицинским ресурсам может быть ограничен, а условия часто бывают экстремальными, стерилизация становится ещё более важной. Это помогает снизить риск заражения инфекциями, которые могут быстро распространяться в условиях антисанитарии и большого скопления людей. Стерилизация также предотвращает распространение эпидемий и пандемий, что особенно важно в периоды конфликтов, когда люди часто находятся в стрессовых условиях, их иммунитет ослаблен, а доступ к чистой воде и пище ограничен.

Таким образом, стерилизация медицинских инструментов, одежды и белья является неотъемлемой частью поддержания здоровья и безопасности как во время военных действий, так и в мирное время.

Существуют различные методы стерилизации: термическая, химическая, радиационная и т.д.

Спорообразующие бактерии можно уничтожить при температуре 120–130 градусов и давлении 2–2,5 атмосферы. Этому соответствует режим паровой стерилизации (см. Табл.1 ).

Таблица 1

Температура	Давление	Время	Описание
132	2,8657 атм	3,5 мин	Основной режим. Стерилизует все изделия
120	1,9848 атм	45 мин	Щадящий режим. Стекло, резина, полимеры, текстиль

Температура 120-130 градусов и давление 1-3 атм при стерилизации и есть задание для физиков.

Основные характеристики воды: вода замерзает при 0 и кипит при 100 , но при нормальном атмосферном давлении. Если посмотреть шире, то на рис.3 представлена фазовая диаграмма воды , из которой видно, что вода в жидком состоянии может и не кипеть при температуре почти до 370 . Правда такие высокие температуры кипения достигаются при больших давлениях в несколько раз, превышающих нормальное атмосферное.

Рис.3

Фазовая диаграмма воды вполне обеспечивает режимы паровой стерилизации, предусмотренные в Табл.1.

Примеры промышленной аппаратуры для стерилизации:

• Автоклав . Герметичная ёмкость, пригодная и для стерилизации, и для быстрого приготовления пищи.
• Бикс . Герметичная ёмкость для стерилизации медицинских инструментов.
• Скороварка . Бытовое устройство для быстрого приготовления пищи. Может применяться и как стерилизатор в домашних условиях.

Внешний анализ представленной аппаратуры показывает:

• Вся посуда герметичная. Могут присутствовать приборы для измерения давления и температуры.
• При нагреве внутри возрастает давление, превышающее атмосферное, соответственно возрастает температура кипения жидкости.
• Обеспечивается режим стерилизации, в соответствии с Табл.1. (или быстро готовится еда).

Вопросы стерилизации чётко прослеживаются и в способах приготовления пищи в горах. На высоте 2500 метров над уровнем моря вода кипит уже при примерно 90 , следовательно мясо не сварится очень-очень долго, споры кишечных бактерий прекрасно переживут эту температуру и потом начнут свою деятельность в организме человека. Биологию и физику горские народы может специально и не учили, но, чтобы не случилось кишечных отравлений, пища в горах традиционно готовится на огне (шашлык и т.п.), либо для еды используются консервы, приготовленные в автоклаве.

 

Литература:

• https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&img_url=https%3A%2F%2Fcf2.ppt-online.org%2Ffiles2%2Fslide%2F7%2F7EC193imgUOarJRXuSHczGjsf6hxedLYoD4BlI%2Fslide-4.jpg&lr=2&pos=5&rpt=simage&text=%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F%20%D1%8D%D1%82%D0%BE%20%D0%B2%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8%20%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BA%D0%BE
• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_(%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F)
• https://www.yandex.ru/images/search?img_url=https%3A%2F%2Fstudfile.net%2Fhtml%2F2706%2F21%2Fhtml_MWsFvXjOR1.DKkX%2Fimg-SGXmJz.jpg&lr=2&pos=0&rpt=simage&source=serp&text=%D1%84%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%8B%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B
• https://rdshop.ru/shop/avtoklavy/bytovie/avtoklav-wein-2-30-litrov?utm_source=yandex&utm_medium=rdk&utm_campaign=RD_Master_kampanij_Avtoklavy_Fid%7C112330358&utm_content=type_search%7Cpl_none%7Cgrid_5463204557%7Cadid_16309794995%7Crt_52305942545%7Cptype_premium%7Cpos_16%7Cdevice_desktop&utm_term=---autotargeting%7Ckwid_52305942545&yclid=14898322947192389631&yadiscount=1
• https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&img_url=https%3A%2F%2Fsun9-11.userapi.com%2Fc858228%2Fv858228759%2F1a7c36%2FRrLRQhi9P2o.jpg&lr=2&pos=22&rpt=simage&text=%D0%B1%D0%B8%D0%BA%D1%81%20%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
• https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&img_url=https%3A%2F%2Fmain-cdn.sbermegamarket.ru%2Fhlr-system%2F566%2F797%2F915%2F112%2F415%2F7%2F600009541969b0.jpeg&lr=2&pos=1&rpt=simage&text=%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0%20%D0%BA%D1%83%D0%BF%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%20%D1%81%D0%BF%D0%B1

Полный текст статьи см. приложение

1. file0.docx (1,7 МБ)

Опубликовано: 30.11.2024