Większość wielkich odkryć naukowych w historii rozpoczęła się, gdy ktoś zauważył, że dzieje się coś ciekawego. To pierwszy krok metody naukowej, która ma kluczowe znaczenie dla dokładnych badań. Metoda naukowa powinna również stanowić podstawę projektu Science Fair w szkole średniej, więc zanim zaczniesz eksperymentować, zapoznaj się z nią. Aby projekt był bardziej udany, wybierz temat, który Cię interesuje i inspiruje.
Znajdź najlepsze składniki do chemicznych zimnych opakowań
Sportowcy i turyści często używają chemicznych okładów chłodzących na drobne urazy, ponieważ nie muszą być trzymane w zamrażarce. Po ściśnięciu zimnego opakowania worek z wodą pęka, a woda miesza się z otaczającymi ją składnikami chemicznymi. Powoduje to reakcję endotermiczną, co oznacza, że mieszanina pochłania ciepło z otaczającego środowiska. Paczka szybko się schładza i zazwyczaj pozostaje zimna przez 15 minut do godziny.
W tym projekcie przetestujesz, która z czterech substancji chemicznych stanowi najlepszą zimną paczkę. Zdobądź wszystkie materiały do tego projektu ze standardowego laboratorium chemicznego w szkole średniej. Będziesz potrzebował azotanu amonu, chlorku amonu, chlorku sodu i chlorku wapnia. Dla własnego bezpieczeństwa nie mieszaj ze sobą żadnych chemikaliów. Nosić rękawice, okulary i fartuch ochronny.
Użyj pięciu małych kubków styropianowych, dodając do każdego taką samą ilość wody destylowanej. Oznacz je nazwami czterech chemikaliów i jednej do kontroli, w której będzie tylko woda. Zapisz początkowe temperatury, a następnie dodaj chemikalia do odpowiednich kubków. Ponownie sprawdzaj ich temperatury, a następnie co 30 sekund, aż temperatura się ustabilizuje. Oblicz zmiany temperatury po każdym interwale i od początku do ostatniego pomiaru. Zastanów się, które mieszaniny miały reakcje endotermiczne i jakie reakcje miały inne mieszaniny. Zwróć uwagę, które mieszanki miały największe spadki temperatury. Powtórz ten eksperyment co najmniej dwa razy, aby upewnić się, że wyniki są prawidłowe. Możesz także spróbować zmieszać różne ilości każdej substancji chemicznej z wodą, aby określić, czy wyższe stężenia jakiejkolwiek substancji chemicznej powodują większe lub trwalsze zmiany temperatury.
Testowanie, czy woda zamarza szybciej niż zimna woda
Arystoteles zbadał pytanie, czy gorąca woda zamarza przed zimną około 350 p.n.e., ale nawet teraz naukowcy nie mogą zgodzić się z tym pozornie prostym pytaniem. W 1963 r. uczeń szkoły średniej z Tanzanii, Ernesto Mpemba, zwrócił to pytanie do świadomości społeczności naukowej, gdy zapytał o to profesora z pobliskiego uniwersytetu. Pomimo dokuczania swoim kolegom z klasy i nauczycielowi, Mpemba upierał się, że wiele razy widział, jak gorące płyny zamarzają szybciej niż zimne. Profesor Denis Osborne przeprowadził serię testów z Mpembą i doszli do wniosku, że gorąca woda zamarzała szybciej. Opublikowali swoje odkrycia, a zjawisko stało się znane jako efekt Mpemby.
W przypadku tego projektu Twoim celem jest ustalenie, czy gorąca woda zamarza przed zimną. Zanim zaczniesz, przedstaw swoją hipotezę dotyczącą efektu Mpemby. Przygotuj się, poznając zachowanie cząsteczek wody w różnych temperaturach. Pomyśl o wszelkich czynnikach, które mogą wpłynąć na Twój eksperyment i jak w razie potrzeby uszczegółowić swoją hipotezę. Weź pod uwagę takie czynniki, jak objętość wody, materiał pojemników, metoda zamrażania, początkowe temperatury wody i źródło wody. Wykonaj wiele prób w różnych warunkach, aby upewnić się, że dokładnie przeanalizujesz temat. W swoich wnioskach zastanów się, dlaczego tak proste pytanie wciąż wymyka się powszechnej zgodzie wśród naukowców od ponad 2000 lat.
Zbadaj toksyczność „zielonych” detergentów
Coraz więcej gospodarstw domowych podejmuje obecnie wysiłki, aby pomóc środowisku poprzez takie metody, jak recykling i zakup produktów bezpiecznych dla środowiska lub ekologicznych. Produkty te deklarują, że są przyjazne dla środowiska. Używana do nawadniania roślin lub podlewania trawnika – szara woda – która nie obejmuje wody z toalety – pochodzi również ze zmywarek, pryszniców, wanien i pralek. Ponieważ zielone produkty, które trafiają do kanalizacji, mogą stać się częścią systemu szarej wody, nie powinny mieć toksycznego wpływu na rośliny i zwierzęta. W ramach tego projektu opracuj hipotezę, czy ekologiczne detergenty do zmywarek są mniej toksyczne dla środowiska niż konwencjonalne detergenty do zmywarek. Następnie sprawdź swoją hipotezę, wystawiając robaki na coraz większe stężenia każdego detergentu.
Projekt wymaga dwóch marek zielonych detergentów w płynie, dwóch marek konwencjonalnych, 14 kubków styropianowych, ziemi doniczkowej, folii aluminiowej i około 350 żywych robaków, dostępnych w sklepach z przynętami. Każda próba reprezentuje każdy z detergentów. Powtórz każdą próbę co najmniej trzy razy, aby uzyskać dokładność. Oznacz siedem styropianowych kubków nazwą detergentu i procentowym stężeniem, zaczynając od 0 procent na pierwszym kubku dla kontroli. Zwiększaj wartość procentową z każdą filiżanką, aż ostatnia filiżanka będzie oznaczona jako 100 procent. Napełnij każdą filiżankę wodą i wymieszaj wystarczającą ilość detergentu, aby uzyskać oznaczone stężenie. Pierwsza filiżanka zawiera tylko wodę, a ostatnia zawiera tylko detergent.
Zrób dziury w dnie siedmiu pustych kubków. Oznacz każdą filiżankę tak, aby odpowiadała każdej filiżance detergentu i jednej filiżance wody. Umieść 100 gram ziemi doniczkowej w każdym pustym kubku i wymieszaj pięć mililitrów odpowiedniej mieszaniny detergentu. Umieść cztery robaki w każdej filiżance. Przykryj te kubki folią aluminiową i przechowuj je w miejscu z dala od zimna, ciepła lub bezpośredniego światła słonecznego. Powtórz te kroki dla pozostałych trzech detergentów. W ciągu pięciu dni obserwuj liczbę robaków wciąż żywych w każdej filiżance. Wszystkie robaki kontrolne powinny żyć. Jeśli tak nie jest, powtórz eksperyment, ale zmień niektóre ze swoich metod, aby upewnić się, że robaki nie umierają z innych powodów.
Sporządź wykres wyników i wyciągnij wnioski, określając, czy ekologiczne detergenty są nietoksyczne i czy stężenie detergentu wpływa na toksyczność. Możesz również spróbować tego eksperymentu z roślinami lub innymi produktami gospodarstwa domowego, które mogą być również obecne w ponownie używanej wodzie.