โครงการนิทรรศการวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ส่วนใหญ่ในประวัติศาสตร์เริ่มต้นขึ้นเมื่อมีคนสังเกตเห็นสิ่งที่น่าสนใจเกิดขึ้น นี่เป็นขั้นตอนแรกของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการวิจัยที่แม่นยำ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ควรเป็นรากฐานที่สำคัญของโครงการนิทรรศการวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมปลายของคุณ ดังนั้นก่อนที่คุณจะเริ่มทำการทดลอง คุณควรทำความคุ้นเคยกับมันเสียก่อน สำหรับโครงการที่ประสบความสำเร็จมากขึ้น ให้เลือกหัวข้อที่คุณสนใจและเป็นแรงบันดาลใจ

นักกีฬาและนักเดินทางไกลมักใช้ถุงเย็นเก็บสารเคมีสำหรับการบาดเจ็บเล็กน้อย เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเก็บไว้ในช่องแช่แข็ง เมื่อคุณบีบประคบเย็น น้ำในถุงจะแตก และน้ำจะผสมกับสารเคมีที่อยู่รอบๆ ซึ่งส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งหมายความว่าส่วนผสมจะดูดซับความร้อนจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ ผ้าห่อตัวจะเย็นลงอย่างรวดเร็ว และโดยทั่วไปจะเย็นไว้ 15 นาทีถึงหนึ่งชั่วโมง

ในโครงการนี้ คุณจะทดสอบว่าสารเคมีสี่ชนิดชนิดใดที่ทำให้ถุงเย็นดีที่สุด รับอุปกรณ์ทั้งหมดสำหรับโครงการนี้จากห้องปฏิบัติการเคมีระดับมัธยมศึกษาตอนปลายมาตรฐาน คุณจะต้องใช้แอมโมเนียมไนเตรต แอมโมเนียมคลอไรด์ โซเดียมคลอไรด์ และแคลเซียมคลอไรด์ เพื่อความปลอดภัยของคุณ อย่าผสมสารเคมีใดๆ เข้าด้วยกัน สวมถุงมือ แว่นตา และผ้ากันเปื้อน

ใช้ถ้วยโฟมขนาดเล็กห้าถ้วยเติมน้ำกลั่นในปริมาณเท่ากันในแต่ละถ้วย ติดฉลากชื่อสารเคมีสี่ชนิดและอีกตัวหนึ่งสำหรับควบคุม ซึ่งจะมีแต่น้ำ บันทึกอุณหภูมิเริ่มต้นแล้วเติมสารเคมีลงในถ้วยตามลำดับ ตรวจสอบอุณหภูมิอีกครั้ง จากนั้นทุกๆ 30 วินาทีจนกว่าอุณหภูมิจะคงที่ คำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหลังจากแต่ละช่วง และจากจุดเริ่มต้นจนถึงการวัดครั้งสุดท้าย พิจารณาว่าสารผสมใดมีปฏิกิริยาดูดความร้อน และปฏิกิริยาของสารผสมอื่นๆ มีปฏิกิริยาอย่างไร สังเกตว่าสารผสมใดมีอุณหภูมิลดลงมากที่สุด ทำการทดลองนี้ซ้ำอย่างน้อยสองครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ถูกต้อง คุณยังสามารถลองผสมสารเคมีแต่ละชนิดในปริมาณที่แตกต่างกันกับน้ำเพื่อพิจารณาว่าสารเคมีที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่มากขึ้นหรือยาวนานขึ้น

อริสโตเติลได้ตรวจสอบคำถามที่ว่าน้ำร้อนเป็นน้ำแข็งก่อนน้ำเย็นหรือไม่เมื่อประมาณ 350 ปีก่อนคริสตกาล แต่ถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เห็นด้วยกับการสอบถามที่ดูง่ายๆ นี้ ในปี 1963 นักเรียนมัธยมปลายในแทนซาเนียชื่อ Ernesto Mpemba นำคำถามกลับมาสู่การรับรู้ของชุมชนวิทยาศาสตร์เมื่อเขาถามอาจารย์จากมหาวิทยาลัยใกล้เคียง แม้จะล้อเลียนจากเพื่อนร่วมชั้นและครูในโรงเรียน Mpemba ยืนยันว่าเขาเคยเห็นของเหลวร้อนแข็งตัวเร็วกว่าของเหลวเย็นหลายครั้ง ศาสตราจารย์เดนิส ออสบอร์น ได้ทำการทดสอบหลายชุดกับ Mpemba และพวกเขาได้ข้อสรุปว่าน้ำร้อนแข็งตัวเร็วขึ้น พวกเขาตีพิมพ์การค้นพบของพวกเขา และปรากฏการณ์นี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อเอฟเฟกต์ Mpemba

สำหรับโครงการนี้ วัตถุประสงค์ของคุณคือการพิจารณาว่าน้ำร้อนจะแข็งตัวก่อนน้ำเย็นหรือไม่ ก่อนที่คุณจะเริ่ม ให้ระบุสมมติฐานของคุณเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ Mpemba เตรียมตัวให้พร้อมโดยการเรียนรู้พฤติกรรมของโมเลกุลของน้ำในอุณหภูมิต่างๆ ลองนึกถึงปัจจัยที่อาจส่งผลต่อการทดสอบของคุณ และวิธีทำให้สมมติฐานของคุณเจาะจงมากขึ้น หากจำเป็น พิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาตรของน้ำ วัสดุของภาชนะบรรจุ วิธีการแช่แข็ง อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำ และแหล่งที่มาของน้ำ ทำการทดลองหลายครั้งภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน เพื่อให้แน่ใจว่าคุณสอบวิชานี้อย่างละเอียดถี่ถ้วน ในข้อสรุปของคุณ ให้สำรวจว่าทำไมคำถามง่ายๆ ดังกล่าวจึงยังคงหลีกเลี่ยงข้อตกลงที่แพร่หลายในหมู่นักวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลากว่า 2,000 ปี

ครัวเรือนจำนวนมากขึ้นกำลังพยายามช่วยเหลือสิ่งแวดล้อมผ่านวิธีการต่างๆ เช่น การรีไซเคิลและการจัดซื้อผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ผลิตภัณฑ์เหล่านี้อ้างว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ใช้สำหรับรดน้ำต้นไม้หรือรดน้ำสนามหญ้า - น้ำสีเทา - ซึ่งไม่รวมน้ำจากห้องน้ำ - ยังมาจากเครื่องล้างจาน, ฝักบัว, อ่างอาบน้ำและเครื่องซักผ้า เนื่องจากผลิตภัณฑ์สีเขียวที่ไหลลงท่อระบายน้ำอาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบน้ำสีเทา จึงไม่ควรมีพิษต่อพืชและสัตว์ ในโครงการนี้ ให้พัฒนาสมมติฐานว่าน้ำยาล้างจานสีเขียวเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าน้ำยาล้างจานทั่วไปหรือไม่ จากนั้นทดสอบสมมติฐานของคุณโดยเปิดเผยเวิร์มให้มีความเข้มข้นของผงซักฟอกแต่ละชนิดเพิ่มขึ้น

โปรเจ็กต์นี้ต้องการน้ำยาซักผ้าสีเขียว 2 ยี่ห้อ ยี่ห้อทั่วไป 2 ยี่ห้อ ถ้วยโฟม 14 ถ้วย ดินสำหรับปลูก ฟอยล์อลูมิเนียม และหนอนที่มีชีวิตประมาณ 350 ตัว ซึ่งหาได้จากร้านขายเหยื่อ การทดลองแต่ละครั้งแสดงถึงผงซักฟอกแต่ละชนิด ทำซ้ำการทดลองแต่ละครั้งอย่างน้อยสามครั้งเพื่อความถูกต้อง ติดฉลากถ้วยโฟมเจ็ดถ้วยด้วยชื่อของผงซักฟอกและเปอร์เซ็นต์ความเข้มข้น เริ่มต้นด้วย 0 เปอร์เซ็นต์ในถ้วยแรกสำหรับปุ่มควบคุม เพิ่มเปอร์เซ็นต์ในแต่ละถ้วยจนกว่าถ้วยสุดท้ายจะมีป้ายกำกับ 100 เปอร์เซ็นต์ เติมน้ำแต่ละถ้วยและผสมผงซักฟอกให้เพียงพอเพื่อสร้างความเข้มข้นที่ติดฉลากไว้ ถ้วยแรกเก็บแต่น้ำ และถ้วยสุดท้ายมีเฉพาะผงซักฟอก

เจาะรูที่ด้านล่างของถ้วยเปล่าเจ็ดใบ ติดฉลากแต่ละถ้วยให้ตรงกับถ้วยผงซักฟอกแต่ละถ้วยและถ้วยน้ำหนึ่งถ้วย ใส่ดินปลูก 100 กรัมลงในถ้วยเปล่าแต่ละถ้วย แล้วคนส่วนผสมของผงซักฟอกที่เกี่ยวข้องกัน 5 มิลลิลิตร วางเวิร์มสี่ตัวในแต่ละถ้วย ปิดถ้วยเหล่านี้ด้วยฟอยล์อลูมิเนียมและเก็บไว้ในบริเวณที่เย็น ความร้อน หรือแสงแดดโดยตรง ทำซ้ำขั้นตอนเหล่านี้สำหรับผงซักฟอกอีกสามชนิด ในห้าวัน สังเกตจำนวนเวิร์มที่ยังมีชีวิตอยู่ในแต่ละถ้วย เวิร์มควบคุมทั้งหมดควรจะมีชีวิตอยู่ หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ทำการทดลองซ้ำ แต่เปลี่ยนวิธีการบางอย่างของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าเวิร์มไม่ตายด้วยเหตุผลอื่น

กราฟผลลัพธ์ และสรุปผลโดยพิจารณาว่าสารซักฟอกสีเขียวไม่เป็นพิษหรือไม่ และความเข้มข้นของผงซักฟอกส่งผลต่อความเป็นพิษหรือไม่ คุณยังสามารถลองใช้การทดลองนี้กับพืชหรือผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนต่างๆ ที่อาจมีอยู่ในน้ำที่ใช้ซ้ำได้