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應用科學 AQA/調查想法

來自華夏公益教科書,開放書籍,開放世界

科學調查建議題目

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這些內容直接來自課程大綱,這意味著你可以相當有把握地認為它們可以提供所需的一系列方法/變數。

調查固定化細胞在生物反應器中的應用。

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透過將酵母細胞包裹在海藻酸鹽凝膠球中來固定酵母細胞,然後使用酵母細胞進行酶實驗。

調查影響使用銅進行電鍍效率的因素

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調查溶液濃度、溫度、溶液中其他離子的存在(使用小體積)、電極形狀和電極表面狀況如何影響電沉積速率。

調查電化學電池的工作原理以及可以改變電壓輸出的因素

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透過將各種金屬/金屬離子半電池配對,製作一些不同的電化學電池,然後調查電壓如何隨著鹽濃度、電極的大小和形狀以及鹽溶液的溫度而變化。

調查影響釀酒業發酵的因素

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使用酵母調查不同的底物、溫度、pH 值、營養物質和一系列介質如何在釀造中使用。

調查現代洗髮水的特性

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確定不同洗髮水的相對粘度、pH 值、起泡能力、清潔效果和油乳化能力。

調查 LDR 的響應

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確定選定的 LDR 的電阻如何與不同的光強和不同的光波長相關。

調查影響風力渦輪機輸出的因素

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確定具有不同葉片數量、不同形狀的葉片和不同面積的葉片的模型渦輪機產生的有用能量。

調查影響反應時間的因素

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使用真實或虛擬反應計時器來確定咖啡因、練習、年齡、性別等各種因素對反應時間的影響。

或者,學習者/中心可以選擇他們自己的調查,但中心強烈建議與 AQA tvq@aqa.org.uk 聯絡,以確認調查的適用性,讓學習者能夠獲得 P、M 和 D 等級標準。

科學調查應置於特定的職業背景(作為作業說明的一部分),並應用於本地、國家或國際的特定行業。

其他想法

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這裡列出了來自 該華夏公益教科書的先前版本 的科學調查建議,用於舊課程大綱。請記住... 在深入研究之前,確保一項調查有可能在所有標準上得分。(教師 - 請編輯此列表 - 尤其是在您知道其中一個想法無法實現的情況下。)

您不需要客戶 - 但擁有客戶可以幫助您更好地集中精力。

不聚合的液滴
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客戶: 一些行業會透過將一種液體傾瀉到另一種液體中來混合液體,假設混合將是完整的。這些液滴可能會阻止完全混合,需要調查。

最近的研究揭示了這一現象:那些快速移動的閃亮液滴是如何在肥皂水的表面上滑動的。洗滌劑起著至關重要的作用——但是洗滌劑的濃度如何影響液滴?“非離子”洗滌劑呢?陰離子洗滌劑表面和陽離子洗滌劑液滴呢?

挑戰:製造滴液裝置、研究洗滌劑的化學成分、評估液滴數量

粘度動力學
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客戶:依賴溶液中反應的化工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,因此減緩碰撞速率將減緩反應速率。在溶液中,溶劑的粘度可以透過減緩碰撞速率來影響反應,但並非所有反應都如此。碳酸鈣與酸之間的反應高度依賴於粘度,但當酸與硫代硫酸鹽反應時,粘度似乎沒有影響。

挑戰:評估溶液的粘度,研究和調查反應動力學。

大理石屑與酸的反應
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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的影響(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。

硫代硫酸鈉與鹽酸反應(“消失的十字”)
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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來說是一級反應,但隨酸濃度變化從一級反應變為零級反應)。

如何評估海灘上的油汙染量?
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客戶:各方都希望評估油汙染,一種簡單快捷的方法將受到歡迎。

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。

從正丙醇合成和分離丙酸。
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客戶:希望研究這種化學品生產的化學品供應商。

試驗不同的方法。

用廢植物油製造生物柴油。
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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,可以從舊的薯條油中製造柴油。

分析在氣缸中燃燒蠟燭後剩餘的氣體。
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客戶:希望檢查廢氣成分的汽車工程師。

CO2很容易;它很容易被 NaOH 吸收。

O2比較困難;氧氣探頭非常有用,但否則氧氣可以透過例如鋼絲絨的緩慢反應來吸收。

CO 具有挑戰性;它會被 CuCl 溶液吸收,但濃度非常低。

從茶葉中提取咖啡因。
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客戶:希望評估茶產品咖啡因含量的供應商或獨立分析師。希望為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,避免健康和環境損害。

其他建議
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  • 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。
  • 瞬時紅色 - 鐵/硫酸鹽配合物的化學性質。
  • 利薩茹環 - 凝膠中的條紋效應。
  • 旋光法研究糖濃度。客戶:希望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:分析礦泉水樣本,以檢查製造商的宣告。
  • 鋁與阿爾茨海默病之間有聯絡嗎?
  • 游泳池水中氯胺的含量是否受溫度的影響?客戶:擔心其客戶眼部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:希望測試商業宣告的消費者測試機構。
  • 影響可生物降解塑膠分解的因素。客戶:測試塑膠製造商對環保性的宣告的環境機構。
  • 紅外光譜研究:性質和應用。客戶:應用包括酒精呼氣測試和汽車尾氣排放測試。
  • NaCl 及 NaCl 作為道路除冰劑的潛在替代品。客戶:調查對環境損害較小的除冰劑的高速公路機構 - 但要付出什麼代價?
  • 合成和分析 3,4-己二醇。
  • 貝殼中碳酸鈣的含量。
  • 透過單中心催化製備的新型聚乙烯的表徵。
  • 對環保新增劑/汽油替代品的應用調查。
  • 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。
  • 透過光譜表徵比較牛肉、豬肉和火雞中的肌紅蛋白。
  • 植物樣品中微量鐵的光度測定。
  • 二硫鍵還原對酵母酒精脫氫酶結構和活性的影響研究。
  • 調查 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。
  • 調查不同滷離子對斯特恩-沃爾默常數的影響。
  • 開發和驗證組織硫醇測定法,以及分析衰老和牛磺酸對組織硫醇的影響。
  • 選定的 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。
  • 製作酒精檢測儀。
  • 滴定各種商業醋樣本。
  • 滴定商業果汁中的維生素 C 含量。
  • 研究乙醯水楊酸(阿司匹林)的合成。

物理學

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剪下增稠流體
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客戶:軍用防彈衣製造商正在研究是否可以透過摻入剪下增稠流體來製造在低應變下靈活而在高應變下剛性的防彈衣。

玉米澱粉與水混合具有奇異的特性 - 在低應變下,它表現為液體,但如果用錘子敲擊,它會固化並破碎。什麼成分可以實現從流體到固體的最佳轉變?實現轉變需要多大的力?

姆潘巴效應
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客戶: 希望透過將產品從溫樣本中冷凍而不是在冷凍前冷卻到室溫來縮短冷凍時間的冰淇淋製造商。

奇怪的是,在適當的條件下,溫水會比冷水更快地結冰。人們提出了各種原因,但這仍然是違反直覺的實驗的一個典型例子。

挑戰:研究該現象的文獻。確定觀察到該效應的條件。密切監控實驗以發現引起該效應的原因。利用發現的資訊來設計改變條件,以便不再觀察到該效應。

研究氣槍彈丸對明膠的影響。
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客戶: 調查傷人事件的法醫實驗室。關注安全的氣槍製造商。

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穿透明膠目標的能力。

用塑膠牛奶瓶製作一個V形槽流量計並進行校準。
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客戶: 需要廉價方法來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,但要做得好很有挑戰性。學生需要精確測量水位以及透過在一段時間內收集水來測量流量。

生物學

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細胞膜的熱致死點。
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客戶: 希望預測哪些作物在夏季氣溫升高的條件下生長更好的農民。

使用比色計,可以很容易地透過甜菜樣本釋放到培養基中的色素量來評估對甜菜細胞膜的損傷。這與甜菜孵育的溫度相關。紅甘藍似乎需要更高的溫度,這可能反映了蕓薹屬植物的地中海起源。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非色素植物。

過氧化物酶活性。
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客戶: 希望宣傳各種食品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度來評估各種生物體的過氧化物酶活性(收集氣體並測量其體積,計時酶浸漬的紙圈上升到表面的時間,或記錄樣本質量隨著氣體釋放而下降)。比較的生物體可以是:動物/真菌/植物或不同品種的辣椒。還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,儘管後者不是眾所周知的抑制劑。

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