Οι περισσότερες από τις μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις στην ιστορία ξεκίνησαν όταν κάποιος παρατήρησε κάτι ενδιαφέρον. Αυτό είναι το πρώτο βήμα της επιστημονικής μεθόδου, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για την ακριβή έρευνα. Η επιστημονική μέθοδος θα πρέπει επίσης να αποτελέσει τον ακρογωνιαίο λίθο του έργου σας στο γυμνάσιο της επιστήμης, οπότε πριν αρχίσετε να πειραματίζεστε, εξοικειωθείτε με αυτό. Για ένα πιο επιτυχημένο έργο, επιλέξτε ένα θέμα που σας ενδιαφέρει και σας εμπνέει.
Βρείτε τα καλύτερα συστατικά για χημικά κρύα πακέτα
Οι αθλητές και οι πεζοπόροι χρησιμοποιούν συχνά χημικά ψυχρά πακέτα για μικρούς τραυματισμούς, επειδή δεν χρειάζεται να φυλάσσονται στην κατάψυξη. Όταν πιέζετε το κρύο πακέτο, μια σακούλα νερού μέσα σπάει και το νερό αναμιγνύεται με τα γύρω χημικά συστατικά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ενδοθερμική αντίδραση, που σημαίνει ότι το μείγμα απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον. Το πακέτο κρύο γρήγορα και συνήθως παραμένει κρύο για 15 λεπτά έως μία ώρα.
Σε αυτό το έργο, θα δοκιμάσετε ποια από τις τέσσερις χημικές ουσίες κάνει το καλύτερο κρύο πακέτο. Λάβετε όλες τις προμήθειες για αυτό το έργο από ένα τυπικό εργαστήριο χημείας γυμνασίου. Θα χρειαστείτε νιτρικό αμμώνιο, χλωριούχο αμμώνιο, χλωριούχο νάτριο και χλωριούχο ασβέστιο. Για την ασφάλειά σας, μην αναμιγνύετε καμία από τις χημικές ουσίες μεταξύ τους. Φοράτε γάντια, γυαλιά και ποδιά ασφαλείας.
Χρησιμοποιήστε πέντε μικρά φλιτζάνια φελιζόλ προσθέτοντας την ίδια ποσότητα αποσταγμένου νερού σε καθένα από αυτά. Τους επισημάνετε με τα ονόματα των τεσσάρων χημικών και ένα για έλεγχο, το οποίο θα έχει μόνο νερό σε αυτό. Καταγράψτε τις αρχικές θερμοκρασίες και μετά προσθέστε τις χημικές ουσίες στα αντίστοιχα κύπελλα. Ελέγξτε ξανά τις θερμοκρασίες τους και στη συνέχεια κάθε 30 δευτερόλεπτα έως ότου σταθεροποιηθούν οι θερμοκρασίες. Υπολογίστε τις αλλαγές θερμοκρασίας μετά από κάθε διάστημα και από την αρχή έως την τελευταία μέτρηση. Σκεφτείτε ποια μείγματα είχαν ενδοθερμικές αντιδράσεις και τι είδους αντιδράσεις είχαν τα άλλα μίγματα. Σημειώστε ποια μείγματα είχαν τις μεγαλύτερες πτώσεις θερμοκρασίας. Επαναλάβετε αυτό το πείραμα τουλάχιστον δύο φορές περισσότερο για να βεβαιωθείτε ότι τα αποτελέσματα είναι σωστά. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε την ανάμιξη διαφορετικών ποσοτήτων κάθε χημικής ουσίας με το νερό για να προσδιορίσετε εάν υψηλότερες συγκεντρώσεις οποιασδήποτε χημικής ουσίας προκαλούν αλλαγές θερμοκρασίας μεγαλύτερης ή μεγαλύτερης διάρκειας.
Δοκιμή αν το νερό παγώνει γρηγορότερα από το κρύο νερό
Ο Αριστοτέλης εξέτασε το ερώτημα εάν το ζεστό νερό παγώνει πριν από το κρύο νερό περίπου στο 350 π.Χ., αλλά ακόμη και τώρα, οι επιστήμονες δεν μπορούν να συμφωνήσουν σε αυτήν την φαινομενικά απλή έρευνα. Το 1963, ένας μαθητής γυμνασίου στην Τανζανία με την ονομασία Ernesto Mpemba έφερε ξανά την ερώτηση στην ευαισθητοποίηση της επιστημονικής κοινότητας όταν ρώτησε έναν καθηγητή από ένα κοντινό πανεπιστήμιο για αυτό. Παρά τον πειρασμό από τους συμμαθητές του και τον δάσκαλο του σχολείου, ο Μπέμπα επέμεινε ότι είχε δει τα ζεστά υγρά να παγώνουν γρηγορότερα από τα κρύα υγρά πολλές φορές. Ο καθηγητής, Denis Osborne, πραγματοποίησε μια σειρά δοκιμών με τον Mpemba και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το ζεστό νερό πήγε πιο γρήγορα. Δημοσίευσαν τα ευρήματά τους και το φαινόμενο έγινε γνωστό ως το φαινόμενο Mpemba.
Για αυτό το έργο, ο στόχος σας είναι να προσδιορίσετε εάν το ζεστό νερό παγώνει πριν το κρύο νερό. Πριν ξεκινήσετε, δηλώστε την υπόθεσή σας για το φαινόμενο Mpemba. Προετοιμαστείτε μαθαίνοντας για τη συμπεριφορά των μορίων του νερού σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Σκεφτείτε τυχόν παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν το πείραμά σας και πώς να κάνετε την υπόθεσή σας πιο συγκεκριμένη, εάν είναι απαραίτητο. Σκεφτείτε παράγοντες όπως ο όγκος του νερού, το υλικό των δοχείων, η μέθοδος κατάψυξης, οι αρχικές θερμοκρασίες του νερού και η πηγή του νερού. Κάντε πολλαπλές δοκιμές υπό διαφορετικές συνθήκες, για να βεβαιωθείτε ότι είστε προσεκτικοί στην εξέταση του θέματος. Στα συμπεράσματά σας, διερευνήστε γιατί μια τόσο απλή ερώτηση παραμένει διαδεδομένη συμφωνία μεταξύ επιστημόνων για περισσότερα από 2.000 χρόνια.
Ελέγξτε την τοξικότητα των «πράσινων» απορρυπαντικών
Ένας αυξανόμενος αριθμός νοικοκυριών καταβάλλει προσπάθειες αυτές τις μέρες για να βοηθήσει το περιβάλλον μέσω μεθόδων όπως η ανακύκλωση και η αγορά περιβαλλοντικά ασφαλών ή πράσινων προϊόντων. Αυτά τα προϊόντα ισχυρίζονται ότι είναι φιλικά προς το περιβάλλον. Χρησιμοποιείται για την άρδευση των φυτών ή το νερό του γκαζόν - γκρίζο νερό - το οποίο δεν περιλαμβάνει νερό από την τουαλέτα - προέρχεται επίσης από πλυντήρια πιάτων, ντους, μπανιέρες και πλυντήρια. Δεδομένου ότι τα πράσινα προϊόντα που κατεβαίνουν από την αποχέτευση ενδέχεται να καταλήξουν να αποτελούν μέρος ενός συστήματος γκρίζου νερού, δεν θα πρέπει να έχουν τοξικές επιπτώσεις σε φυτά και ζώα. Σε αυτό το έργο, αναπτύξτε μια υπόθεση σχετικά με το κατά πόσον τα πράσινα απορρυπαντικά πιάτων είναι λιγότερο τοξικά για το περιβάλλον από τα συμβατικά απορρυπαντικά πιάτων. Στη συνέχεια, δοκιμάστε την υπόθεσή σας, εκθέτοντας σκουλήκια σε σταδιακά μεγαλύτερες συγκεντρώσεις κάθε απορρυπαντικού.
Το έργο απαιτεί δύο μάρκες πράσινων υγρών απορρυπαντικών, δύο συμβατικές μάρκες, 14 φλυτζάνια φελιζόλ, χώμα σε γλάστρες, αλουμινόχαρτο και περίπου 350 ζωντανά σκουλήκια, διαθέσιμα από καταστήματα δόλωμα. Κάθε δοκιμή αντιπροσωπεύει κάθε ένα από τα απορρυπαντικά. Επαναλάβετε κάθε δοκιμή τουλάχιστον τρεις φορές για ακρίβεια. Επισημάνετε επτά φλιτζάνια φελιζόλ με το όνομα του απορρυπαντικού και το ποσοστό συγκέντρωσης, ξεκινώντας με 0 τοις εκατό στο πρώτο κύπελλο για τον έλεγχο. Αυξήστε το ποσοστό με κάθε κύπελλο έως ότου το τελευταίο κύπελλο επισημανθεί 100 τοις εκατό. Γεμίστε κάθε φλιτζάνι με νερό και ανακατέψτε σε αρκετό απορρυπαντικό για να δημιουργήσετε την ετικέτα συγκέντρωσης. Το πρώτο φλιτζάνι κρατά μόνο νερό και το τελευταίο φλιτζάνι έχει μόνο απορρυπαντικό.
Βάλτε τρύπες στο κάτω μέρος των επτά κενών φλυτζανιών. Ετικέτα κάθε φλιτζάνι για να ταιριάζει με κάθε ένα από τα ποτήρια απορρυπαντικού και ένα φλιτζάνι νερό. Τοποθετήστε 100 γραμμάρια γλάστρου σε κάθε άδειο κύπελλο και ανακατέψτε σε πέντε χιλιοστόλιτρα του αντίστοιχου απορρυπαντικού μείγματος. Τοποθετήστε τέσσερα σκουλήκια σε κάθε φλιτζάνι. Καλύψτε αυτά τα κύπελλα με αλουμινόχαρτο και φυλάξτε τα σε μια περιοχή μακριά από κρύο, θερμότητα ή άμεσο ηλιακό φως. Επαναλάβετε αυτά τα βήματα για τα άλλα τρία απορρυπαντικά. Σε πέντε ημέρες, παρατηρήστε τον αριθμό των σκουληκιών που ζουν ακόμα σε κάθε φλιτζάνι. Όλα τα σκουλήκια ελέγχου πρέπει να είναι ζωντανά. Εάν δεν είναι, επαναλάβετε το πείραμα, αλλά αλλάξτε μερικές από τις μεθόδους σας για να βεβαιωθείτε ότι τα σκουλήκια δεν πεθαίνουν για άλλους λόγους.
Καταγράψτε τα αποτελέσματα και εξαγάγετε συμπεράσματα καθορίζοντας εάν τα πράσινα απορρυπαντικά δεν είναι τοξικά και εάν η συγκέντρωση του απορρυπαντικού επηρεάζει την τοξικότητα. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε αυτό το πείραμα με φυτά ή διαφορετικά οικιακά προϊόντα που μπορεί επίσης να υπάρχουν σε επαναχρησιμοποιημένο νερό.