Večina velikih znanstvenih odkritij v zgodovini se je začela, ko je nekdo opazil nekaj zanimivega. To je prvi korak znanstvene metode, ki je ključnega pomena za natančne raziskave. Znanstvena metoda bi morala biti tudi temelj vašega srednješolskega projekta naravoslovnega sejma, zato se pred začetkom eksperimentiranja seznanite z njo. Za uspešnejši projekt izberite temo, ki vas zanima in navdihuje.
Poiščite najboljše sestavine za kemične hladilne pakete
Športniki in pohodniki pogosto uporabljajo kemične hladilnike za lažje poškodbe, ker jih ni treba hraniti v zamrzovalniku. Ko stisnete hladen paket, se vreča z vodo v notranjosti zlomi in voda se pomeša z okoliškimi kemičnimi sestavinami. Posledica je endotermna reakcija, kar pomeni, da mešanica absorbira toploto iz okolice. Pakiranje se hitro ohladi in običajno ostane hladno od 15 minut do ene ure.
V tem projektu boste preizkusili, katera od štirih kemikalij je najboljši hladni paket. Vso opremo za ta projekt dobite v običajnem srednješolskem kemijskem laboratoriju. Potrebovali boste amonijev nitrat, amonijev klorid, natrijev klorid in kalcijev klorid. Zaradi vaše varnosti nobene kemikalije ne mešajte med seboj. Nosite rokavice, očala in zaščitni predpasnik.
Uporabite pet majhnih skodelic iz stiropora, ki jim dodajte enako količino destilirane vode. Označite jih z imeni štirih kemikalij in ene za nadzor, v kateri bo samo voda. Zapišite začetne temperature in nato dodajte kemikalije v njihove skodelice. Ponovno preverite njihove temperature in nato vsakih 30 sekund, dokler se temperature ne stabilizirajo. Izračunajte temperaturne spremembe po vsakem intervalu in od začetka do zadnje meritve. Razmislite, katere mešanice so imele endotermne reakcije in kakšne reakcije so imele druge mešanice. Upoštevajte, katere mešanice so imele največ padec temperature. Ta poskus ponovite še vsaj dvakrat, da zagotovite, da so rezultati pravilni. Poskusite lahko tudi zmešati različne količine vsake kemikalije z vodo, da ugotovite, ali višje koncentracije katere koli kemikalije povzročajo večje ali dolgotrajnejše temperaturne spremembe.
Testiranje, ali voda zamrzne hitreje kot hladna voda
Aristotel je preučil vprašanje, ali vroča voda zamrzne pred hladno v približno 350 pr. N. Št., Vendar se znanstveniki niti zdaj ne morejo strinjati glede te na videz preproste preiskave. Leta 1963 je srednješolec v Tanzaniji po imenu Ernesto Mpemba vprašanje spravil nazaj v zavest znanstvene skupnosti, ko je o tem vprašal profesorja z bližnje univerze. Kljub draženju sošolcev in učiteljice je Mpemba vztrajal, da je že večkrat videl, da vroče tekočine zamrznejo hitreje kot hladne tekočine. Profesor Denis Osborne je z Mpembo opravil vrsto testov in ugotovili, da je vroča voda hitreje zamrznila. Objavili so svoje ugotovitve, pojav pa je postal znan kot Mpemba učinek.
Za ta projekt je vaš cilj ugotoviti, ali vroča voda zmrzne, preden hladna voda. Preden začnete, navedite svojo hipotezo o učinku Mpemba. Pripravite se tako, da spoznate obnašanje molekul vode pri različnih temperaturah. Premislite o vseh dejavnikih, ki bi lahko vplivali na vaš eksperiment, in kako po potrebi natančneje določiti svojo hipotezo. Upoštevajte dejavnike, kot so prostornina vode, material posod, način zamrzovanja, začetne temperature vode in vir vode. Opravite več preskusov pod različnimi pogoji, da zagotovite, da boste temeljito pregledali predmet. V svojih sklepih raziščite, zakaj se tako preprosto vprašanje že več kot 2000 let še vedno izmika širokemu strinjanju med znanstveniki.
Preizkusite strupenost "zelenih" detergentov
Vse več gospodinjstev si v današnjem času prizadeva pomagati okolju z metodami, kot sta recikliranje in nakup okolju varnih ali zelenih izdelkov. Ti izdelki trdijo, da so okolju prijazni. Uporablja se za namakanje rastlin ali zalivanje trate - siva voda - ki ne vključuje vode iz stranišča - prihaja tudi iz pomivalnih strojev, tušev, kadi in pralnih strojev. Ker bi lahko zeleni proizvodi, ki gredo v odtok, postali del sistema sive vode, ne bi smeli imeti strupenih učinkov na rastline in živali. V tem projektu razvijte hipotezo o tem, ali so zeleni detergenti za pomivalni stroj manj strupeni za okolje kot običajni detergenti za pomivalne stroje. Nato preizkusite svojo hipotezo tako, da črve izpostavite postopoma večjim koncentracijam vsakega detergenta.
Projekt zahteva dve blagovni znamki zelenih tekočih detergentov, dve običajni znamki, 14 skodelic iz stiroporja, zemljo za zalivanje, aluminijasto folijo in približno 350 živih črvov, ki so na voljo v trgovinah z vabami. Vsak poskus predstavlja vsak detergent. Vsako preizkušnjo ponovite vsaj trikrat za natančnost. Sedem skodelic iz stiropora označite z imenom detergenta in odstotno koncentracijo, začenši z 0 odstotki na prvi skodelici za kontrolo. Povečajte odstotek z vsako skodelico, dokler zadnja skodelica ni označena kot 100 odstotkov. Vsako skodelico napolnite z vodo in vmešajte toliko detergenta, da dobite označeno koncentracijo. Prva skodelica vsebuje samo vodo, zadnja pa samo detergent.
Na dnu sedmih praznih skodelic potisnite luknje. Vsako skodelico označite tako, da se ujema z vsako skodelico detergenta in eno skodelico za vodo. V vsako prazno skodelico položite 100 gramov zemlje in vmešajte pet mililitrov ustrezne mešanice detergentov. V vsako skodelico položite štiri črve. Te skodelice pokrijte z aluminijasto folijo in jih shranite na mestu, ki je oddaljeno od mraza, toplote ali neposredne sončne svetlobe. Te korake ponovite za ostale tri detergente. V petih dneh opazujte, koliko črvov je še živečih v vsaki skodelici. Vsi kontrolni črvi bi morali biti živi. V nasprotnem primeru poskus ponovite, vendar spremenite nekatere metode, da zagotovite, da črvi ne umirajo iz drugih razlogov.
Grafizirajte rezultate in ugotovite, ali so zeleni detergenti netoksični in ali koncentracija detergenta vpliva na strupenost. Ta poskus lahko poskusite tudi z rastlinami ali različnimi izdelki za gospodinjstvo, ki so lahko prisotni tudi v ponovno uporabljeni vodi.