De flesta av de stora vetenskapliga upptäckterna i historien började när någon märkte att något intressant hände. Detta är det första steget i den vetenskapliga metoden, vilket är avgörande för noggrann forskning. Den vetenskapliga metoden bör också utgöra hörnstenen i ditt high school science fair-projekt, så innan du börjar experimentera, bli bekant med det. För ett mer framgångsrikt projekt, välj ett ämne som intresserar dig och inspirerar dig.
Hitta de bästa ingredienserna för kemiska förpackningar
Idrottare och vandrare använder ofta kemiska kylförpackningar för mindre skador eftersom de inte behöver förvaras i frysen. När du pressar kylpaketet bryts en påse vatten inuti och vattnet blandas med de omgivande kemiska ingredienserna. Detta resulterar i en endoterm reaktion, vilket innebär att blandningen absorberar värme från den omgivande miljön. Förpackningen blir snabbt kall och förblir vanligtvis kall i 15 minuter till en timme.
I detta projekt kommer du att testa vilken av fyra kemikalier som är den bästa kalla förpackningen. Skaffa alla förnödenheter för detta projekt från ett vanligt gymnasielaboratorium för kemi. Du behöver ammoniumnitrat, ammoniumklorid, natriumklorid och kalciumklorid. Blanda inte kemikalier med varandra för din säkerhet. Använd handskar, skyddsglasögon och ett säkerhetsförkläde.
Använd fem små isopor-koppar och tillsätt samma mängd destillerat vatten till var och en av dem. Märk dem med namnen på de fyra kemikalierna och en för kontroll, som bara innehåller vatten. Registrera de initiala temperaturerna och tillsätt sedan kemikalierna i respektive koppar. Kontrollera temperaturerna igen och sedan var 30: e sekund tills temperaturen stabiliseras. Beräkna temperaturförändringarna efter varje intervall och från början till sista mätning. Tänk på vilka blandningar som hade endoterma reaktioner och vilken typ av reaktioner de andra blandningarna hade. Observera vilka blandningar som hade störst temperaturfall. Upprepa detta experiment minst två gånger till för att säkerställa att resultaten är korrekta. Du kan också försöka blanda olika mängder av varje kemikalie med vattnet för att avgöra om högre koncentrationer av någon kemikalie orsakar större eller längre temperaturförändringar.
Testar om vatten fryser snabbare än kallt vatten
Aristoteles undersökte frågan om varmvatten fryser före kallt vatten omkring 350 f.Kr., men även nu kan forskare inte komma överens om denna till synes enkla undersökning. 1963 tog en gymnasieelever i Tanzania vid namn Ernesto Mpemba tillbaka frågan till vetenskapssamhällets medvetenhet när han frågade en professor från ett närliggande universitet om den. Trots att hans klasskamrater och lärare retade, insisterade Mpemba på att han hade sett heta vätskor frysa snabbare än kalla vätskor många gånger. Professorn, Denis Osborne, genomförde en serie tester med Mpemba, och de drog slutsatsen att varmt vatten frysde snabbare. De publicerade sina resultat, och fenomenet blev känt som Mpemba-effekten.
För detta projekt är ditt mål att avgöra om varmvatten fryser innan kallt vatten gör det. Innan du börjar, ange din hypotes om Mpemba-effekten. Förbered dig själv genom att lära dig om beteendet hos vattenmolekyler vid olika temperaturer. Tänk på eventuella faktorer som kan påverka ditt experiment och hur du kan göra din hypotes mer specifik, om det behövs. Tänk på faktorer som volymen på vattnet, behållarens material, frysmetoden, vattnets initiala temperaturer och vattnets källa. Gör flera försök under olika förhållanden för att säkerställa att du är noggrann i din undersökning av ämnet. I dina slutsatser kan du undersöka varför en sådan enkel fråga fortfarande undantar en omfattande överenskommelse bland forskare i mer än 2000 år.
Testa toxiciteten hos ”gröna” rengöringsmedel
Allt fler hushåll gör nu ansträngningar för att hjälpa miljön genom metoder som återvinning och inköp av miljösäkra eller gröna produkter. Dessa produkter gör anspråk på att vara miljövänliga. Används för att bevattna växter eller vattna gräsmattan - grått vatten - som inte inkluderar vatten från toaletten - kommer också från diskmaskiner, duschar, badkar och tvättmaskiner. Eftersom gröna produkter som går ner i avloppet kan bli en del av ett gråvattensystem bör de inte ha toxiska effekter på växter och djur. I detta projekt utveckla en hypotes om huruvida gröna diskmedel är mindre giftiga för miljön än konventionella diskmedel. Testa sedan din hypotes genom att utsätta maskar för stegvis högre koncentrationer av varje tvättmedel.
Projektet kräver två märken av gröna flytande tvättmedel, två konventionella märken, 14 isopor-koppar, krukväxt, aluminiumfolie och cirka 350 levande maskar, tillgängliga från betesbutiker. Varje försök representerar alla tvättmedel. Upprepa varje försök minst tre gånger för noggrannhet. Märk sju isoperskålar med namnet på tvättmedlet och procentkoncentrationen, början med 0 procent på den första koppen för kontrollen. Öka procentsatsen med varje kopp tills den sista koppen är märkt 100 procent. Fyll varje kopp med vatten och blanda i tillräckligt med tvättmedel för att skapa den märkta koncentrationen. Den första koppen innehåller bara vatten och den sista koppen har bara tvättmedel.
Sticka hål i botten av sju tomma koppar. Märk varje kopp så att den matchar var och en av tvättmedelskopparna och en vattenkopp. Placera 100 gram krukväxt i varje tom kopp och rör om fem ml av motsvarande tvättmedelsblandning. Placera fyra maskar i varje kopp. Täck dessa koppar med aluminiumfolie och förvara dem i ett område borta från kyla, värme eller direkt solljus. Upprepa dessa steg för de andra tre tvättmedlen. På fem dagar, observera antalet maskar som fortfarande lever i varje kopp. Alla kontrollmaskar bör leva. Om de inte är det, upprepa experimentet, men ändra några av dina metoder för att säkerställa att maskarna inte dör av andra skäl.
Grafera resultaten och dra slutsatser genom att avgöra om de gröna tvättmedlen är giftfria och om tvättmedlets koncentration påverkar toxiciteten. Du kan också prova detta experiment med växter eller olika hushållsprodukter som också kan finnas i återanvänt vatten.