A-level 应用科学/规划和实施科学调查

关于本单元

来自AQA 规范

您需要制作一个证据组合，证明您能够规划和进行调查，并以适合所选客户的方式展示您的发现。

您的证据组合应该... 展示您对以下内容的了解：• 如何规划调查；• 如何进行调查；• 记录和处理获得的数据；• 评估和从调查中得出结论；• 展示调查的结果。

评估方式

本单元通过您为您的组合完成的工作进行评估。

评分标准可以在 AQA 规范中找到。

以下大多数建议都包含针对客户问题的建议，需要解决这些问题。这是单元 7 任务的一个重要方面 - 调查必须满足现实的要求。欢迎对以下建议进行更改或添加其他建议 - 这毕竟是一个维基百科！

建议

以下是一些科学调查建议。请根据需要添加/修改/扩展列表。这本质上是一个头脑风暴...

化学

不聚合的液滴

客户：一些行业会通过将一种液体滴入另一种液体中来混合液体，假设混合会是完整的。这些液滴可能会阻止完全混合，需要进行调查。

最近的研究揭示了这种现象：快速移动的闪亮液滴在肥皂水的表面上滑行。洗涤剂起着至关重要的作用 - 但洗涤剂的浓度如何影响液滴？“非离子”洗涤剂怎么样？阴离子洗涤剂表面和阳离子洗涤剂液滴怎么样？

挑战：制作滴液装置，研究洗涤剂的化学性质，评估液滴数量

粘度动力学

客户：依赖溶液中反应的化学品生产商需要了解粘度如何影响反应速率。

许多化学反应依赖于分子碰撞，因此减慢碰撞速度将减慢反应速度。在溶液中，溶剂的粘度可以通过减慢碰撞速度来影响反应，但它不适用于所有反应。碳酸钙与酸的反应高度依赖于粘度，但当酸与硫代硫酸盐反应时，粘度似乎不是一个因素。

挑战：评估溶液的粘度，研究和调查反应的动力学。

大理石屑与酸的反应

客户：使用非均相反应的化工行业需要了解如何改变反应速率。

反应速率如何受各种因素影响（例如表面积、温度、浓度、搅拌、粘度、离子强度）。估计大理石屑的表面积。

硫代硫酸钠和盐酸反应（‘消失的十字’）

客户：希望检查浊度是否可以作为反应是否完成的有效替代测量的化学工程师。

反应如何响应酸浓度的变化（对于硫代硫酸盐浓度为一级反应，但随酸浓度从一级变为零级）。

如何评估海滩上的石油污染量？

客户：各个团体都希望评估石油污染，并且希望有一种简单快速的评估方法。

该方法使用溶剂萃取。用油污染沙子样本，并测量回收效率。还估计了该方法的灵敏度。

从丙醇合成和分离丙酸。

客户：希望调查该化学品生产的化学品供应商。

尝试不同的方法。

利用废弃植物油生产生物柴油。

客户：希望制造自己的环保且廉价燃料的汽车爱好者。

使用甲醇和氢氧化钠，可以用旧的油炸薯条油生产柴油。

分析在气缸中燃烧蜡烛后残留的气体。

客户：希望检查废气成分的汽车工程师。

CO₂ 很容易；它可以很容易地用 NaOH 吸收。

O₂ 更难；氧气探针非常有用，但否则可以使用钢丝绒等物质吸收氧气。

CO 的提取具有挑战性；它可以被 CuCl 溶液吸收，但浓度很低。

从茶叶中提取咖啡因。

客户：想要评估茶叶产品中咖啡因含量的供应商或独立分析师。想要向客户提供纯咖啡因的化学品供应商。

该方法通常涉及用氯代烷烃（例如二氯甲烷或 1,1,1,-三氯乙烷）进行溶剂萃取。小心操作，可以回收溶剂，避免对健康和环境造成损害。

其他建议

• 弱酸强度的研究/新酸的合成
• 锡/碘反应的速率表达式 – 反应动力学
• 诺比利环 – 电解过程中出现的奇异颜色。
• 瞬态红色 – 铁/硫酸盐配合物的化学性质。
• 利塞冈环 – 凝胶中的条纹效果。
• 旋光法研究糖的浓度。客户：想要评估其产品的糖浆供应商。
• 火焰光度法测定水溶液离子的浓度。客户：分析矿泉水样品，以检查制造商的声明。
• 铝与阿尔茨海默病之间是否存在联系？
• 游泳池水中的氯胺含量是否受温度影响？ 客户：担心客户眼睛刺激的游泳池运营商。
• 两种主要洗衣粉对五种常见家庭污渍的有效性。 客户：想要测试商业声明的消费者测试机构。
• 影响生物降解塑料分解的因素。 客户：测试塑料制造商环保声明的环境机构。
• 红外光谱研究：性质和应用。 客户：应用包括酒精呼气测试和车辆尾气排放测试。
• NaCl 及其作为道路除冰剂的潜在替代品。 客户：高速公路管理机构正在调查对环境损害较小的除冰剂 - 但代价是什么？
• 己烷-3,4-二醇的合成和分析。
• 贝壳中的碳酸钙含量。
• 单中心催化法制备的新型聚乙烯的表征。
• 对环保添加剂/汽油替代品的应用研究。
• 蛋白质纯化。
• 香港的水污染。
• 对番茄酱颜色的研究。
• 对热量、pH 值和长期紫外线辐射对防晒霜的影响进行调查。
• 牛肉、猪肉和火鸡中肌红蛋白的光谱特征比较。
• 植物样品中痕量铁的光度法测定。
• 二硫键还原对酵母酒精脱氢酶结构和活性的影响。
• 研究 pH 值对苯丙氨酸糖基化机理的影响，作为胰岛素 B 链糖基化的模型。
• 通过化学发光钟反应分析橙汁中的维生素 C。
• 研究不同卤离子对斯泰姆-沃尔默常数的影响。
• 开发和验证组织硫醇的测定方法，以及分析衰老和牛磺酸对组织硫醇的影响。
• ICI 表面活性剂的缓慢弛豫时间与起泡性能之间的关系。
• 从商业片剂中纯化布洛芬。
• 构建酒精测试仪。
• 滴定各种商业醋样品。
• 滴定商业果汁中维生素 C 的含量。
• 研究乙酰水杨酸 (阿司匹林) 的合成。

物理

剪切增稠流体

客户：军用防弹衣制造商正在研究是否可以通过添加剪切增稠流体使防弹衣在低应变下保持柔韧，在高应变下保持坚硬。

玉米淀粉与水的混合物具有奇异的特性 - 在低应变下，它表现为液体，但如果用锤子击打，它会固化并破碎。 什么样的成分可以实现从流体到固体的最佳过渡？ 实现过渡需要多大的力？

姆潘巴效应

客户：想要减少冷冻时间，从温样品开始冷冻产品，而不是先冷却到室温再冷冻的冰淇淋制造商。

奇怪的是，在适当的条件下，温水会比冷水更快地结冰。 已经提出了各种原因，但它仍然是挑战直觉的实验的一个主要例子。

挑战：研究该现象的文献。 建立观察到该效应的条件。 密切监控实验，以发现导致该效应的原因。 利用发现的信息设计改变条件，使该效应不再出现。

研究气枪弹丸在明胶中的影响。

客户：调查伤害事件的法医实验室。 关心安全性的气枪制造商。

学生制作了弹道浓缩明胶，并评估了气枪弹丸的速度及其随后进入明胶目标的穿透深度。

用塑料牛奶瓶制作 V 形槽流量计并进行校准。

客户：需要廉价方法评估自来水流量的人，例如环境调查员、中央供暖工程师。

这是一个非常简单的实验，但要做好却很有挑战性。学生需要精确测量水位，并通过在测定的时间段内收集水来测量流速。

生物学

细胞膜的热致死点。

客户： 希望预测哪些作物在夏季气温升高的条件下生长状况更好的农民。

使用比色计，可以通过甜菜样本释放到培养基中的色素量轻松评估细胞膜的损伤。这与甜菜被培养的温度相关。红甘蓝似乎需要更高的温度，这可能反映了十字花科植物的地中海起源。非色素植物可以通过测量它们释放的蛋白质/盐/碳水化合物等的量来评估。

过氧化物酶活性。

客户： 希望推广各种食品的抗氧化特性的健康食品供应商。

可以通过测量氧气产生的速率来评估各种生物的过氧化物酶活性（收集气体并测量其体积，计时酶浸渍的纸圈上升到表面所需的时间，或记录样品在释放气体时的质量减少）。比较的生物可以是：动物/真菌/植物或不同品种的胡椒。也可以研究温度或其他条件对酶的影响。铅阳离子和硝酸根阴离子都是抑制剂，尽管后者并不为人熟知。

心理学

调查一系列受试者的颜色感知。

客户： 希望确定不同客户群体是否会对相同颜色使用不同名称的油漆和染料制造商。

在识别绿色和粉色方面存在有趣的性别差异。