Većina velikih znanstvenih otkrića u povijesti započela je kad je netko primijetio da se događa nešto zanimljivo. Ovo je prvi korak znanstvene metode, koji je presudan za precizno istraživanje. Znanstvena metoda također bi trebala biti kamen temeljac vašeg srednjoškolskog projekta sajma znanosti, pa prije nego što započnete eksperimentiranje, upoznajte se s njom. Za uspješniji projekt odaberite temu koja vas zanima i nadahnjuje.
Pronađite najbolje sastojke za kemijska hladna pakiranja
Sportaši i planinari često koriste kemijske hladnjače za lakše ozljede jer ih nije potrebno držati u zamrzivaču. Kad stisnete hladno pakiranje, unutra se razbije vrećica vode i voda se pomiješa s okolnim kemijskim sastojcima. To rezultira endotermnom reakcijom, što znači da smjesa upija toplinu iz okolnog okoliša. Pakiranje se brzo hladi i obično ostaje hladno od 15 minuta do jednog sata.
U ovom ćete projektu testirati koja od četiri kemikalije čini najbolje hladnjak. Nabavite sve potrepštine za ovaj projekt iz standardnog srednjoškolskog kemijskog laboratorija. Trebat će vam amonijev nitrat, amonijev klorid, natrijev klorid i kalcijev klorid. Zbog vaše sigurnosti nemojte miješati nijednu kemikaliju jedni s drugima. Nosite rukavice, naočale i zaštitnu pregaču.
Upotrijebite pet malih šalica od stiropora dodajući u njih istu količinu destilirane vode. Označite ih imenima četiri kemikalije i jedne za kontrolu, u kojoj će biti samo voda. Zabilježite početne temperature, a zatim dodajte kemikalije u njihove čaše. Ponovno provjerite njihove temperature, a zatim svakih 30 sekundi dok se temperature ne stabiliziraju. Izračunajte promjene temperature nakon svakog intervala i od početka do zadnjeg mjerenja. Razmotrite koje su smjese imale endotermne reakcije i kakve su reakcije imale druge smjese. Obratite pažnju na to koje smjese imaju najveće padove temperature. Ponovite ovaj eksperiment još najmanje dva puta kako biste bili sigurni da su rezultati točni. Također možete pokušati miješati različite količine svake kemikalije s vodom kako biste utvrdili uzrokuju li veće koncentracije bilo koje kemikalije veće ili dugotrajnije promjene temperature.
Testiranje smrzava li se voda brže od hladne vode
Aristotel je ispitivao pitanje smrzava li se vruća voda prije hladne otprilike 350. g. Pr. Kr., Ali ni sada se znanstvenici ne mogu složiti u ovom naizgled jednostavnom istraživanju. 1963. godine srednjoškolac u Tanzaniji po imenu Ernesto Mpemba vratio je to pitanje u svijest znanstvene zajednice kada je o tome pitao profesora s obližnjeg sveučilišta. Unatoč zadirkivanju svojih kolega iz škole i učitelja, Mpemba je inzistirao na tome da je mnogo puta vidio da se vruće tekućine lede brže od hladnih. Profesor Denis Osborne proveo je niz testova s Mpembom i zaključili su da se vruća voda brže smrzavala. Objavili su svoja otkrića, a fenomen je postao poznat kao Mpemba efekt.
Za ovaj projekt vaš je cilj utvrditi smrzava li se topla voda prije nego što se hladna voda smrzne. Prije nego što započnete, iznesite svoju hipotezu o Mpemba efektu. Pripremite se učeći o ponašanju molekula vode pri različitim temperaturama. Razmislite o svim čimbenicima koji bi mogli utjecati na vaš eksperiment i o tome kako svoju hipotezu precizirati, ako je potrebno. Razmotrite čimbenike kao što su volumen vode, materijal spremnika, način smrzavanja, početne temperature vode i izvor vode. Napravite više ispitivanja pod različitim uvjetima kako biste bili sigurni da ste temeljito ispitali predmet. U svojim zaključcima istražite zašto tako jednostavno pitanje još uvijek izmiče širokom slaganju znanstvenika više od 2000 godina.
Testirajte toksičnost "zelenih" deterdženata
Sve veći broj kućanstava ovih dana nastoji pomoći okolišu metodama poput recikliranja i kupnje ekološki sigurnih ili zelenih proizvoda. Ovi proizvodi tvrde da su ekološki prihvatljivi. Koristi se za navodnjavanje biljaka ili zalijevanje travnjaka - siva voda - koja ne uključuje vodu iz zahoda - također dolazi iz perilica posuđa, tuša, kade i perilica rublja. Budući da bi zeleni proizvodi koji odlaze u odvod mogli završiti kao dio sive vode, oni ne bi trebali imati toksične učinke na biljke i životinje. U ovom projektu razvijte hipotezu o tome jesu li zeleni deterdženti za perilice posuđa manje toksični za okoliš od uobičajenih deterdženata za perilice posuđa. Zatim testirajte svoju hipotezu izlaganjem crvima postupno većim koncentracijama svakog deterdženta.
Za projekt su potrebne dvije marke zelenih tekućih deterdženata, dvije konvencionalne marke, 14 čaša od stiropora, zemlja za sakupljanje, aluminijska folija i oko 350 živih crva dostupnih u trgovinama mamaca. Svako ispitivanje predstavlja svaki od deterdženata. Ponovite svako ispitivanje najmanje tri puta radi preciznosti. Označite sedam čaša od stiropora s imenom deterdženta i postotkom koncentracije, počevši s 0 posto na prvoj čaši za kontrolu. Povećavajte postotak sa svakom šalicom dok zadnja šalica ne bude označena kao 100 posto. Napunite svaku šalicu vodom i umiješajte dovoljno deterdženta da stvorite označenu koncentraciju. Prva šalica drži samo vodu, a zadnja šalica sadrži samo deterdžent.
Zabijte rupe na dnu sedam praznih šalica. Označite svaku šalicu tako da odgovara svakoj šalici deterdženta i jednoj šalici za vodu. U svaku praznu šalicu stavite 100 grama zemlje za ulijevanje i umiješajte pet mililitara odgovarajuće smjese deterdženta. U svaku šalicu stavite po četiri crva. Pokrijte ove šalice aluminijskom folijom i spremite ih na mjesto dalje od hladnoće, vrućine ili izravnog sunčevog svjetla. Ponovite ove korake za ostala tri deterdženta. Za pet dana promatrajte broj crva koji su još živi u svakoj šalici. Svi kontrolni crvi trebali bi biti živi. Ako nisu, ponovite eksperiment, ali promijenite neke od svojih metoda kako biste osigurali da crvi ne umiru iz drugih razloga.
Grafički prikažite rezultate i izvucite zaključke utvrđujući jesu li zeleni deterdženti netoksični i utječe li koncentracija deterdženta na toksičnost. Također možete isprobati ovaj eksperiment s biljkama ili različitim proizvodima za kućanstvo koji bi također mogli biti u ponovno korištenoj vodi.