A-level 應用科學/規劃和實施科學調查

關於本單元

來自AQA 規範

您需要製作一個證據組合，證明您能夠規劃和進行調查，並以適合所選客戶的方式展示您的發現。

您的證據組合應該... 展示您對以下內容的瞭解：• 如何規劃調查；• 如何進行調查；• 記錄和處理獲得的資料；• 評估和從調查中得出結論；• 展示調查的結果。

評估方式

本單元透過您為您的組合完成的工作進行評估。

評分標準可以在 AQA 規範中找到。

以下大多數建議都包含針對客戶問題的建議，需要解決這些問題。這是單元 7 任務的一個重要方面 - 調查必須滿足現實的要求。歡迎對以下建議進行更改或新增其他建議 - 這畢竟是一個維基百科！

建議

以下是一些科學調查建議。請根據需要新增/修改/擴充套件列表。這本質上是一個頭腦風暴...

化學

不聚合的液滴

客戶：一些行業會透過將一種液體滴入另一種液體中來混合液體，假設混合會是完整的。這些液滴可能會阻止完全混合，需要進行調查。

最近的研究揭示了這種現象：快速移動的閃亮液滴在肥皂水的表面上滑行。洗滌劑起著至關重要的作用 - 但洗滌劑的濃度如何影響液滴？“非離子”洗滌劑怎麼樣？陰離子洗滌劑表面和陽離子洗滌劑液滴怎麼樣？

挑戰：製作滴液裝置，研究洗滌劑的化學性質，評估液滴數量

粘度動力學

客戶：依賴溶液中反應的化學品生產商需要了解粘度如何影響反應速率。

許多化學反應依賴於分子碰撞，因此減慢碰撞速度將減慢反應速度。在溶液中，溶劑的粘度可以透過減慢碰撞速度來影響反應，但它不適用於所有反應。碳酸鈣與酸的反應高度依賴於粘度，但當酸與硫代硫酸鹽反應時，粘度似乎不是一個因素。

挑戰：評估溶液的粘度，研究和調查反應的動力學。

大理石屑與酸的反應

客戶：使用非均相反應的化工行業需要了解如何改變反應速率。

反應速率如何受各種因素影響（例如表面積、溫度、濃度、攪拌、粘度、離子強度）。估計大理石屑的表面積。

硫代硫酸鈉和鹽酸反應（‘消失的十字’）

客戶：希望檢查濁度是否可以作為反應是否完成的有效替代測量的化學工程師。

反應如何響應酸濃度的變化（對於硫代硫酸鹽濃度為一級反應，但隨酸濃度從一級變為零級）。

如何評估海灘上的石油汙染量？

客戶：各個團體都希望評估石油汙染，並且希望有一種簡單快速的評估方法。

該方法使用溶劑萃取。用油汙染沙子樣本，並測量回收效率。還估計了該方法的靈敏度。

從丙醇合成和分離丙酸。

客戶：希望調查該化學品生產的化學品供應商。

嘗試不同的方法。

利用廢棄植物油生產生物柴油。

客戶：希望製造自己的環保且廉價燃料的汽車愛好者。

使用甲醇和氫氧化鈉，可以用舊的油炸薯條油生產柴油。

分析在氣缸中燃燒蠟燭後殘留的氣體。

客戶：希望檢查廢氣成分的汽車工程師。

CO₂ 很容易；它可以很容易地用 NaOH 吸收。

O₂ 更難；氧氣探針非常有用，但否則可以使用鋼絲絨等物質吸收氧氣。

CO 的提取具有挑戰性；它可以被 CuCl 溶液吸收，但濃度很低。

從茶葉中提取咖啡因。

客戶：想要評估茶葉產品中咖啡因含量的供應商或獨立分析師。想要向客戶提供純咖啡因的化學品供應商。

該方法通常涉及用氯代烷烴（例如二氯甲烷或 1,1,1,-三氯乙烷）進行溶劑萃取。小心操作，可以回收溶劑，避免對健康和環境造成損害。

其他建議

• 弱酸強度的研究/新酸的合成
• 錫/碘反應的速率表示式 – 反應動力學
• 諾比利環 – 電解過程中出現的奇異顏色。
• 瞬態紅色 – 鐵/硫酸鹽配合物的化學性質。
• 利塞岡環 – 凝膠中的條紋效果。
• 旋光法研究糖的濃度。客戶：想要評估其產品的糖漿供應商。
• 火焰光度法測定水溶液離子的濃度。客戶：分析礦泉水樣品，以檢查製造商的宣告。
• 鋁與阿爾茨海默病之間是否存在聯絡？
• 游泳池水中的氯胺含量是否受溫度影響？ 客戶：擔心客戶眼睛刺激的游泳池運營商。
• 兩種主要洗衣粉對五種常見家庭汙漬的有效性。 客戶：想要測試商業宣告的消費者測試機構。
• 影響生物降解塑膠分解的因素。 客戶：測試塑膠製造商環保宣告的環境機構。
• 紅外光譜研究：性質和應用。 客戶：應用包括酒精呼氣測試和車輛尾氣排放測試。
• NaCl 及其作為道路除冰劑的潛在替代品。 客戶：高速公路管理機構正在調查對環境損害較小的除冰劑 - 但代價是什麼？
• 己烷-3,4-二醇的合成和分析。
• 貝殼中的碳酸鈣含量。
• 單中心催化法制備的新型聚乙烯的表徵。
• 對環保新增劑/汽油替代品的應用研究。
• 蛋白質純化。
• 香港的水汙染。
• 對番茄醬顏色的研究。
• 對熱量、pH 值和長期紫外線輻射對防曬霜的影響進行調查。
• 牛肉、豬肉和火雞中肌紅蛋白的光譜特徵比較。
• 植物樣品中痕量鐵的光度法測定。
• 二硫鍵還原對酵母酒精脫氫酶結構和活性的影響。
• 研究 pH 值對苯丙氨酸糖基化機理的影響，作為胰島素 B 鏈糖基化的模型。
• 透過化學發光鍾反應分析橙汁中的維生素 C。
• 研究不同滷離子對斯泰姆-沃爾默常數的影響。
• 開發和驗證組織硫醇的測定方法，以及分析衰老和牛磺酸對組織硫醇的影響。
• ICI 表面活性劑的緩慢弛豫時間與起泡效能之間的關係。
• 從商業片劑中純化布洛芬。
• 構建酒精測試儀。
• 滴定各種商業醋樣品。
• 滴定商業果汁中維生素 C 的含量。
• 研究乙醯水楊酸 (阿司匹林) 的合成。

物理

剪下增稠流體

客戶：軍用防彈衣製造商正在研究是否可以透過新增剪下增稠流體使防彈衣在低應變下保持柔韌，在高應變下保持堅硬。

玉米澱粉與水的混合物具有奇異的特性 - 在低應變下，它表現為液體，但如果用錘子擊打，它會固化並破碎。 什麼樣的成分可以實現從流體到固體的最佳過渡？ 實現過渡需要多大的力？

姆潘巴效應

客戶：想要減少冷凍時間，從溫樣品開始冷凍產品，而不是先冷卻到室溫再冷凍的冰淇淋製造商。

奇怪的是，在適當的條件下，溫水會比冷水更快地結冰。 已經提出了各種原因，但它仍然是挑戰直覺的實驗的一個主要例子。

挑戰：研究該現象的文獻。 建立觀察到該效應的條件。 密切監控實驗，以發現導致該效應的原因。 利用發現的資訊設計改變條件，使該效應不再出現。

研究氣槍彈丸在明膠中的影響。

客戶：調查傷害事件的法醫實驗室。 關心安全性的氣槍製造商。

學生製作了彈道濃縮明膠，並評估了氣槍彈丸的速度及其隨後進入明膠目標的穿透深度。

用塑膠牛奶瓶製作 V 形槽流量計並進行校準。

客戶：需要廉價方法評估自來水流量的人，例如環境調查員、中央供暖工程師。

這是一個非常簡單的實驗，但要做好卻很有挑戰性。學生需要精確測量水位，並透過在測定的時間段內收集水來測量流速。

生物學

細胞膜的熱致死點。

客戶： 希望預測哪些作物在夏季氣溫升高的條件下生長狀況更好的農民。

使用比色計，可以透過甜菜樣本釋放到培養基中的色素量輕鬆評估細胞膜的損傷。這與甜菜被培養的溫度相關。紅甘藍似乎需要更高的溫度，這可能反映了十字花科植物的地中海起源。非色素植物可以透過測量它們釋放的蛋白質/鹽/碳水化合物等的量來評估。

過氧化物酶活性。

客戶： 希望推廣各種食品的抗氧化特性的健康食品供應商。

可以透過測量氧氣產生的速率來評估各種生物的過氧化物酶活性（收集氣體並測量其體積，計時酶浸漬的紙圈上升到表面所需的時間，或記錄樣品在釋放氣體時的質量減少）。比較的生物可以是：動物/真菌/植物或不同品種的胡椒。也可以研究溫度或其他條件對酶的影響。鉛陽離子和硝酸根陰離子都是抑制劑，儘管後者並不為人熟知。

心理學

調查一系列受試者的顏色感知。

客戶： 希望確定不同客戶群體是否會對相同顏色使用不同名稱的油漆和染料製造商。

在識別綠色和粉色方面存在有趣的性別差異。