De meeste grote wetenschappelijke ontdekkingen in de geschiedenis begonnen toen iemand iets interessants opmerkte. Dit is de eerste stap van de wetenschappelijke methode, die cruciaal is voor nauwkeurig onderzoek. De wetenschappelijke methode moet ook de hoeksteen vormen van je wetenschapsbeursproject op de middelbare school, dus raak er vertrouwd mee voordat je begint te experimenteren. Kies voor een succesvoller project een onderwerp dat u interesseert en inspireert.
Vind de beste ingrediënten voor chemische coldpacks
Sporters en wandelaars gebruiken vaak chemische coldpacks voor lichte verwondingen, omdat ze niet in de vriezer hoeven te worden bewaard. Wanneer je in het coldpack knijpt, breekt een zak met water erin en vermengt het water zich met de omringende chemische ingrediënten. Dit resulteert in een endotherme reactie, wat betekent dat het mengsel warmte opneemt uit de omgeving. Het pakket wordt snel koud en blijft meestal 15 minuten tot een uur koud.
In dit project ga je testen welke van de vier chemicaliën het beste coldpack maakt. Haal alle benodigdheden voor dit project bij een standaard scheikundelaboratorium op de middelbare school. Je hebt ammoniumnitraat, ammoniumchloride, natriumchloride en calciumchloride nodig. Meng voor uw veiligheid geen van de chemicaliën met elkaar. Draag handschoenen, een veiligheidsbril en een veiligheidsschort.
Gebruik vijf kleine piepschuimbekers en voeg aan elk ervan dezelfde hoeveelheid gedestilleerd water toe. Label ze met de namen van de vier chemicaliën en één voor controle, die alleen water bevat. Noteer de begintemperaturen en voeg vervolgens de chemicaliën toe aan hun respectieve kopjes. Controleer hun temperaturen opnieuw en vervolgens elke 30 seconden totdat de temperaturen stabiliseren. Bereken de temperatuurveranderingen na elk interval, en van het begin tot de laatste meting. Overweeg welke mengsels endotherme reacties hadden en wat voor soort reacties de andere mengsels hadden. Merk op welke mengsels de grootste temperatuurdalingen hadden. Herhaal dit experiment nog minstens twee keer om er zeker van te zijn dat de resultaten correct zijn. U kunt ook proberen verschillende hoeveelheden van elke chemische stof met het water te mengen om te bepalen of hogere concentraties van een chemische stof grotere of langer durende temperatuurveranderingen veroorzaken.
Testen of water sneller bevriest dan koud water
Aristoteles onderzocht de vraag of warm water bevriest voor koud water in ongeveer 350 voor Christus, maar zelfs nu kunnen wetenschappers het niet eens worden over dit schijnbaar eenvoudige onderzoek. In 1963 bracht een middelbare scholier in Tanzania, Ernesto Mpemba genaamd, de vraag weer onder de aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap toen hij een professor van een nabijgelegen universiteit ernaar vroeg. Ondanks plagen van zijn klasgenoten en onderwijzeres, hield Mpemba vol dat hij hete vloeistoffen vaak sneller had zien bevriezen dan koude vloeistoffen. De professor, Denis Osborne, voerde een reeks tests uit met Mpemba, en ze kwamen tot de conclusie dat warm water sneller bevroor. Ze publiceerden hun bevindingen en het fenomeen werd bekend als het Mpemba-effect.
Voor dit project is het uw doel om te bepalen of warm water bevriest voordat koud water dat doet. Formuleer voordat je begint je hypothese over het Mpemba-effect. Bereid je voor door te leren over het gedrag van watermoleculen bij verschillende temperaturen. Denk na over factoren die van invloed kunnen zijn op uw experiment en hoe u uw hypothese zo nodig specifieker kunt maken. Denk aan factoren zoals het volume van het water, het materiaal van de containers, de manier van invriezen, de begintemperaturen van het water en de bron van het water. Doe meerdere proeven onder verschillende omstandigheden, om er zeker van te zijn dat u grondig onderzoek doet naar het onderwerp. Onderzoek in je conclusies waarom zo'n simpele vraag al meer dan 2000 jaar wijdverbreide overeenstemming onder wetenschappers ontgaat.
Test de toxiciteit van "groene" wasmiddelen
Een toenemend aantal huishoudens spant zich tegenwoordig in om het milieu te helpen door middel van methoden zoals recycling en de aankoop van milieuvriendelijke of groene producten. Deze producten claimen milieuvriendelijk te zijn. Gebruikt om planten te irrigeren of het gazon water te geven - grijs water - dat geen water uit het toilet omvat - komt ook uit vaatwassers, douches, badkuipen en wasmachines. Aangezien groene producten die in de afvoer terechtkomen mogelijk deel gaan uitmaken van een grijswatersysteem, mogen ze geen toxische effecten hebben op planten en dieren. Ontwikkel in dit project een hypothese over de vraag of groene vaatwasmiddelen minder giftig zijn voor het milieu dan conventionele vaatwasmiddelen. Test vervolgens uw hypothese door wormen bloot te stellen aan steeds grotere concentraties van elk wasmiddel.
Het project vereist twee merken groene vloeibare wasmiddelen, twee conventionele merken, 14 piepschuimbekers, potgrond, aluminiumfolie en ongeveer 350 levende wormen, verkrijgbaar bij aaswinkels. Elke proef vertegenwoordigt elk van de detergentia. Herhaal elke proef minstens drie keer voor nauwkeurigheid. Label zeven piepschuimbekers met de naam van het wasmiddel en de procentuele concentratie, te beginnen met 0 procent op de eerste beker voor de controle. Verhoog het percentage met elke kop totdat de laatste kop 100 procent is gelabeld. Vul elk kopje met water en meng er voldoende wasmiddel door om de aangegeven concentratie te creëren. Het eerste kopje bevat alleen water en het laatste kopje bevat alleen wasmiddel.
Prik gaatjes in de bodem van zeven lege kopjes. Label elk kopje zodat het overeenkomt met elk van de wasmiddelbekers en één waterbeker. Doe 100 gram potgrond in elk leeg kopje en roer er vijf milliliter van het bijbehorende wasmiddelmengsel door. Plaats vier wormen in elke beker. Bedek deze kopjes met aluminiumfolie en bewaar ze op een plaats uit de buurt van kou, hitte of direct zonlicht. Herhaal deze stappen voor de andere drie wasmiddelen. Observeer over vijf dagen het aantal nog levende wormen in elk kopje. Alle controlewormen zouden in leven moeten zijn. Als dat niet het geval is, herhaalt u het experiment, maar wijzigt u enkele van uw methoden om ervoor te zorgen dat de wormen niet om andere redenen doodgaan.
Maak een grafiek van de resultaten en trek conclusies door te bepalen of de groene wasmiddelen niet-toxisch zijn en of de concentratie van het wasmiddel de toxiciteit beïnvloedt. Je kunt dit experiment ook proberen met planten, of verschillende huishoudelijke producten die mogelijk ook in hergebruikt water zitten.