Die meisten der großen wissenschaftlichen Entdeckungen in der Geschichte begannen, als jemand bemerkte, dass etwas Interessantes passierte. Dies ist der erste Schritt der wissenschaftlichen Methode, der für eine genaue Forschung entscheidend ist. Die wissenschaftliche Methode sollte auch der Grundstein Ihres High School Science Fair-Projekts sein. Machen Sie sich also vor dem Experimentieren damit vertraut. Wählen Sie für ein erfolgreicheres Projekt ein Thema, das Sie interessiert und inspiriert.
Finden Sie die besten Zutaten für chemische Kühlakkus
Sportler und Wanderer verwenden bei kleineren Verletzungen häufig chemische Kühlakkus, da diese nicht im Gefrierschrank aufbewahrt werden müssen. Wenn Sie den Kühlakku zusammendrücken, zerbricht ein Beutel Wasser darin und das Wasser vermischt sich mit den umgebenden chemischen Inhaltsstoffen. Dadurch kommt es zu einer endothermen Reaktion, das heißt, das Gemisch nimmt Wärme aus der Umgebung auf. Die Packung wird schnell kalt und bleibt normalerweise 15 Minuten bis eine Stunde lang kalt.
In diesem Projekt testen Sie, welche von vier Chemikalien die besten Kühlakkus macht. Besorgen Sie sich alle Materialien für dieses Projekt von einem Standard-Chemielabor. Sie benötigen Ammoniumnitrat, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid und Calciumchlorid. Mischen Sie zu Ihrer eigenen Sicherheit keine der Chemikalien miteinander. Tragen Sie Handschuhe, Schutzbrille und eine Sicherheitsschürze.
Verwenden Sie fünf kleine Styroporbecher, indem Sie in jeden die gleiche Menge destilliertes Wasser geben. Beschriften Sie sie mit den Namen der vier Chemikalien und einer zur Kontrolle, die nur Wasser enthält. Notieren Sie die Anfangstemperaturen und geben Sie dann die Chemikalien in die entsprechenden Becher. Überprüfen Sie ihre Temperaturen erneut und dann alle 30 Sekunden, bis sich die Temperaturen stabilisiert haben. Berechnen Sie die Temperaturänderungen nach jedem Intervall und vom Anfang bis zur letzten Messung. Überlegen Sie, welche Mischungen endotherme Reaktionen hatten und welche Reaktionen die anderen Mischungen hatten. Beachten Sie, welche Mischungen die größten Temperaturabfälle aufwiesen. Wiederholen Sie diesen Versuch noch mindestens zweimal, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse korrekt sind. Sie können auch versuchen, verschiedene Mengen jeder Chemikalie mit dem Wasser zu mischen, um festzustellen, ob höhere Konzentrationen einer Chemikalie größere oder länger anhaltende Temperaturänderungen verursachen.
Testen, ob Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser
Aristoteles untersuchte etwa 350 v. Chr. die Frage, ob heißes Wasser vor kaltem gefriert, aber bis heute können sich die Wissenschaftler dieser scheinbar einfachen Frage nicht einigen. 1963 brachte ein Gymnasiast in Tansania namens Ernesto Mpemba die Frage wieder ins Bewusstsein der wissenschaftlichen Gemeinschaft, als er einen Professor einer nahegelegenen Universität danach fragte. Trotz der Neckereien seiner Klassenkameraden und seines Lehrers bestand Mpemba darauf, dass er viele Male gesehen hatte, wie heiße Flüssigkeiten schneller gefrieren als kalte. Der Professor Denis Osborne führte eine Reihe von Tests mit Mpemba durch und kam zu dem Schluss, dass heißes Wasser schneller gefriert. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse und das Phänomen wurde als Mpemba-Effekt bekannt.
Für dieses Projekt besteht Ihr Ziel darin, festzustellen, ob heißes Wasser vor kaltem Wasser gefriert. Bevor Sie beginnen, stellen Sie Ihre Hypothese über den Mpemba-Effekt auf. Bereiten Sie sich vor, indem Sie mehr über das Verhalten von Wassermolekülen bei verschiedenen Temperaturen erfahren. Überlegen Sie, welche Faktoren Ihr Experiment beeinflussen könnten und wie Sie Ihre Hypothese gegebenenfalls konkretisieren können. Berücksichtigen Sie Faktoren wie das Wasservolumen, das Material der Behälter, die Gefriermethode, die Anfangstemperaturen des Wassers und die Wasserquelle. Führen Sie mehrere Versuche unter verschiedenen Bedingungen durch, um sicherzustellen, dass Sie das Thema gründlich untersuchen. Untersuchen Sie in Ihren Schlussfolgerungen, warum sich eine so einfache Frage seit mehr als 2.000 Jahren immer noch der weit verbreiteten Übereinstimmung unter Wissenschaftlern entzieht.
Testen Sie die Toxizität von „grünen“ Waschmitteln
Heutzutage bemühen sich immer mehr Haushalte, der Umwelt durch Methoden wie Recycling und den Kauf umweltfreundlicher oder grüner Produkte zu helfen. Diese Produkte erheben den Anspruch, umweltfreundlich zu sein. Wird verwendet, um Pflanzen zu bewässern oder den Rasen zu bewässern – Grauwasser – das Wasser aus der Toilette nicht einschließt – kommt auch aus Geschirrspülern, Duschen, Badewannen und Waschmaschinen. Da grüne Produkte, die in den Abfluss gelangen, möglicherweise Teil eines Grauwassersystems werden, sollten sie keine toxischen Auswirkungen auf Pflanzen und Tiere haben. Entwickeln Sie in diesem Projekt eine Hypothese darüber, ob grüne Geschirrspülmittel weniger toxisch für die Umwelt sind als herkömmliche Geschirrspülmittel. Testen Sie dann Ihre Hypothese, indem Sie Würmer zunehmend höheren Konzentrationen jedes Detergens aussetzen.
Das Projekt erfordert zwei Marken grüner Flüssigwaschmittel, zwei konventionelle Marken, 14 Styroporbecher, Blumenerde, Aluminiumfolie und etwa 350 lebende Würmer, die in Ködergeschäften erhältlich sind. Jeder Versuch repräsentiert jedes der Detergenzien. Wiederholen Sie jeden Versuch mindestens dreimal, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Beschriften Sie sieben Styroporbecher mit dem Namen des Reinigungsmittels und der prozentualen Konzentration, beginnend mit 0 Prozent auf dem ersten Becher für die Kontrolle. Erhöhen Sie den Prozentsatz mit jeder Tasse, bis die letzte Tasse mit 100 Prozent gekennzeichnet ist. Füllen Sie jede Tasse mit Wasser und mischen Sie genug Waschmittel hinein, um die angegebene Konzentration zu erreichen. Die erste Tasse enthält nur Wasser und die letzte Tasse nur Spülmittel.
Stechen Sie Löcher in den Boden von sieben leeren Tassen. Beschriften Sie jede Tasse so, dass sie zu den Waschmittelbechern und einem Wasserbecher passt. Geben Sie 100 Gramm Blumenerde in jede leere Tasse und rühren Sie fünf Milliliter der entsprechenden Waschmittelmischung ein. Gib vier Würmer in jede Tasse. Decken Sie diese Tassen mit Aluminiumfolie ab und bewahren Sie sie an einem Ort auf, der vor Kälte, Hitze oder direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist. Wiederholen Sie diese Schritte für die anderen drei Reinigungsmittel. Beobachten Sie in fünf Tagen die Anzahl der noch lebenden Würmer in jeder Tasse. Alle Kontrollwürmer sollten am Leben sein. Wenn dies nicht der Fall ist, wiederholen Sie das Experiment, ändern Sie jedoch einige Ihrer Methoden, um sicherzustellen, dass die Würmer nicht aus anderen Gründen sterben.
Stellen Sie die Ergebnisse grafisch dar und ziehen Sie Schlussfolgerungen, indem Sie feststellen, ob die grünen Reinigungsmittel ungiftig sind und ob die Konzentration des Reinigungsmittels die Toxizität beeinflusst. Sie können dieses Experiment auch mit Pflanzen oder verschiedenen Haushaltsprodukten ausprobieren, die möglicherweise auch in wiederverwendetem Wasser enthalten sind.