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浮力與重力的交響曲─水下滑翔機

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反泡泡之形成、存活與破滅的物理特性探討

This research mainly discusses an antibubble the interesting physical phenomenon that isn’t generally noticed .We use digital video cameras to obtain the experimental results, and pick up and analyze them with the computer. The experimental result as follow: (1) The formation of an antibubble mainly relates with the surfactant ingredients.The washing liquid, which has the surfactant characteristics the thinner its concentration; the lower the success rate of the antibubble. (2) The size scope of an antibubble is situated between 0.35 cm to 0.6 cm, and the size of the antibubbles produced by different densities of washing liquids are not obviously different. (3) The interior radius of an antibubble is approximately 3/4 times of the outer radius. (4) The survival time of an antibubble is mostly within 70 seconds, some minority surpasses for 100 seconds. Its average survival time is 40.65 seconds. (5) When the temperature of water the underneath liquid is between 20℃ to 90 ℃, the higher its temperature; the lower the success rate of the antibubble. After the temperature reaches 80 ℃, the success rate of the antibubble turns into 0. Besides, the higher the temperature of water; the shorter survival time of the antibubble. (6) Antibubble die by itself can be induced two kinds of types. One is centralism death, and another one is vibration death. Vibration death is less common and rare. Its dead process lasts longer time than the general antibubble, and also has 2 to 3 times back and forth vibration. 本研究主要要探討「反泡泡」(antibubble)這個一般不被注意到的有趣物理現象。我們用數位攝影機進行實驗結果的取得,並以電腦進行擷取與分析。實驗結果為:一、 反泡泡的生成主要與界面活性劑的性質有關。洗碗精這樣具界面活性劑特性的物質濃度越稀薄,反泡泡的成功越低。二、 反泡泡的大小範圍介於0.35cm 至0.6cm,不同濃度所產生的反泡泡大小並無明顯之差異。三、 反泡泡的內半徑約為外半徑之3/4。四、 反泡泡存活時間大多在70 秒之內,僅有少數超過100 秒,平均存活時間為:40.65 秒。五、 承接液體在20℃至90℃的範圍中,隨著溫度的增加反泡泡生成成功率越下降,在80℃之後,成功率降至0。且溫度增加會使反泡泡存活的平均時間下降。六、 反泡泡自行破滅可以歸納出兩大種類型。其一為:「集中破滅」;另一為「震盪破滅」。「震盪破滅」情形較為特殊少見,其破滅過程較一般反泡泡來得更久,且有2 至3 次的來回震盪。

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STEAM課程的發展架構與教學活動設計

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1/5 疑惑-悶熄蠟燭實驗的探討

在悶熄的蠟燭的實驗中,水位會上升多少?以往都是以「燃燒消耗空氣中1/5的氧氣,所以水位會上升1/5」來說明,並藉由水位上升高度為容器高度之若干比例來加以證明。但常我們探討其中的變因時,除了發現此說法是不恰當的,此外也找出影響水面升降的因素,包括:不同的容器、蠟燭的粗細與長短、火焰的大小以及瓶內溫度的高低等,並發現最主要的因素,是氣體的熱漲冷縮。由於此現象使得瓶內氣體再瓶子密蓋之前因受熱膨脹而逸出瓶外,而且水位在火燄熄滅前會因燭火乎滅忽明而有升降,並於火焰熄滅後瞬間快速上升,充分說明了瓶內空氣的熱漲冷縮對水位的影響。因此我們利用具火槍取代蠟燭,在無空氣逸出的實驗條件下,將點火槍點燃。在假設點火槍釋出的丁烷完全燃燒,二氧化碳在短時間內容溶於水中以及水蒸氣完全液化的前提下,根據實驗所得水位上升的體積分率(1/67),求出在燭火熄滅後瓶中仍存有9.25%的氧氣。釔結果與文獻所述,利用色譜分析求得的結果(11%)相近。如果我們以點火槍結果,模擬蠟燭燃燒,來對照我們蠟燭實驗的結果,在模擬的過程中,我們設法測出蠟燭燃燒時瓶內的溫度(將蠟燭與容器頂端之中點的溫度視為瓶內的均溫)將因受熱膨脹而逸出瓶外的氣體扣除,又因蠟燭燃燒前後的質量變化極小,無法以天平秤得,故以丁烷燃燒後殘留9.5%的氧氣來模擬蠟燭燃燒後的狀況,並將瓶中蠟燭所佔體積扣除,利用理想氣體方程式求出水位應上升的體積分率為1/6.5,此數據與我們的實驗結果(1/7.7)相近。

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美的冒泡-酵母菌與糖的邂逅

本研究關注酵母菌與食糖的發酵作用,並設計簡易測量產氣量的裝置。實驗結果發現: 1. 多醣(果寡糖)、雙醣(黑糖、蔗糖、冰糖)發酵速度比單醣(葡萄糖、果醣)快。 2. 冰糖、黑糖、葡萄糖產氣量中顆粒>細顆粒,蔗糖無明顯差異。 3. 無封口產氣量多,有封口前20分鐘不穩定。產氣量穩定度為:G型發酵管>U型發酵管>市售發酵管。 4. 自製U型發酵管左右數值平均,總產量比發酵管少3mL。 5. 自製G型發酵管左側產氣量多,兩側產氣量接近市售發酵管。 6. 自製排水集氣發酵瓶產氣量,總產量比發酵瓶多1mL。 7. 食糖濃度低,產氣量多、時間快;濃度高,產氣量少、時間慢。 8. 麵粉濃度高,產氣量多、時間快。 9. 食糖和麵粉濃度高,30分鐘後有二次發酵的情形。

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少年起司的奇幻漂流 ~探討牛奶與豆漿的凝乳現象

本研究緣起於想讓吃全素者也能享受吃起司的美味,接著透過文獻探討,再藉由實驗及操作瞭解酸、乳酸菌、凝固劑、加熱溫度及時間等因素對凝乳現象的影響。最後希望能嘗試自製牛奶起司與豆漿起司。透過一系列的實驗操作,我們瞭解牛奶與豆漿的凝乳的特殊現象,在本研究中牛奶的取得佔去高額的實驗經費而豆漿成本較低卻有更多的凝乳量,由此推論若能研究出最佳的豆漿凝乳配方應具其經濟價值;而且豆漿起司的研發也可以造福吃全素者,讓他們享受起司的美味。

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生態瓶的獨白

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認識台灣海洋貝類-麥螺

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給他一點顏色瞧瞧-另類酸鹼指示劑

五下南一自然第二單元「酸與鹼」中提到及利用紫高麗菜汁檢測酸鹼。由於紫高麗菜不易買到,因此進行一連串實驗找尋更簡單效果又明顯的測酸鹼用具。一、用煮沸、浸泡等方法取紫高麗菜汁,酸鹼測試省時又明顯。二、製作指示劑水質會影響成效,採RO水質佳。三、日常生活中許多紙類、白布類皆可製作試紙。四、使用棉花棒測酸鹼性比其他材質更經濟更方便,可推廣運用於教學上。五、紫色高麗菜價格高,可改採葡萄、桑葚、紫蘇及咖哩、芥末、薑黃粉。六、酸鹼教學時,建議老師在教學上可以使用棉花棒,配合效果良好,且取得便利的校園植物、應時水果,既經濟又方便。七、利用酸鹼指示劑的變色效果,可與「藝術與人文」課程進行聯絡教學。

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紙愛科學DIY

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在國小校園遇見AI人工智慧

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日本的天然災害

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