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微波加速轉酯化生成生質柴油實驗與結果分析
因國際原油價格上漲,因此對研究及發展具潛力的生質柴油引起高度興趣。傳統以加熱方式在適當觸媒下將低碳數醇類與油脂轉酯化生成生質柴油。但以強鹼為觸媒使用過量會讓部分反應轉為皂化。而利用微波,使微波腔在極短的時間內產生電場,使具有電偶極的分子朝向電場方向迅速排列而產生轉動,快速地增加分子間的碰撞頻率而加速反應,但不破壞分子結構。也嘗試利用超音波來生產生質柴油。試驗方法為利用SD-22 柴油引擎測試所生產的生質柴油,並收集廢氣檢驗,評估其污染性。實驗後發現,微波能將一般加熱所需的60 分鐘大幅縮短至4 分鐘,甲醇溶液能生產較多的生質柴油。其中1.40%氫氧化鉀甲醇溶液且油與醇莫耳比1:9 效果較佳。氫氧化鉀甲醇溶液0.80%且油與醇莫耳比1:5 效果亦佳。製成的生質柴油能讓引擎發動,廢氣處理後經分光光度計檢驗氮氧化物,生質柴油確實能有效減少氮氧化物污染。
Due to the fact that the price of international crude oil raises , people look for alternative energy resources actively. Therefore, I have great interests in doing researching and developing the biodiesel through many ways. The traditional way is to transesterify the low carbon alcohols and fats with the suitable catalysts by means of generally heating. However, the overuse of strong bases as catalysts may turn the experiment result into saponification reaction. This study made good use of the microwave to generate electric fields in the microwave cavity in an extremely short time. Owing to the effect electric fields exerted, the molecules with electric dipole momentum rearranged to rotate rapidly .Consequently, the frequency of collision among the molecules increased without destroying the molecule structures. Also, I applied SD-22 diesel engine to test the produced biodiesel and examined the collected exhaust to evaluate its pollutant. According to the results of these experiments, the conclusion was as following: the microwave could shorten the Transesterification reaction time from 60 minutes to 4 minutes. The methanol solution could produce more biodiesel than the ethanol solution. Besides, the 1.40 wt % Potassium hydroxide solution with the molar ratio of oil and methanol 1:9 had the best efficiency in producing biodiesel. On the other hand , the 0.80 wt % Sodium hydroxide solution with the molar ratio of oil and methanol 1:5 also had the great efficiency. All the biodiesel we produced enabled the diesel engine to run smoothly. The exhaust inspected from the examination of Spectrophotometer resulted that the biodiesel did less NOx pollution to the environment indeed.
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染布是中國傳統技藝,以植物染最符合環保、低成本。台灣是蕨類王國,校園內又處處可見,我們嘗試用別人沒染過的蕨類當染材。染前先浸在綠豆和高筋麵粉的助染劑(每100公克的助染劑中含蛋白質量約23公克左右)中可加深色澤。取腎蕨13.04%染液在中溫左右染 5分鐘,染出的色澤最翠綠。色澤會因加溫時間越久,顏色由綠色偏黃色。若以小蘇打粉作為媒染劑時,色澤偏棕褐色,有利於色素溶出;以檸檬汁、水作為媒染劑時,偏橄欖色,利於染布著色。不論照射時間長或短,褪色效果大多僅為同色系間變化。蕨類染不但可染出高彩度的鮮艷色,更可以得到許多細膩的中間色,並且,透過不同染色次數與不同色相的複染,亦可以染出更典雅雋永的色彩層次。
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本研究為了能看見聲音,我們查閱相關資料,從文獻中可知,科博館所展示的「滾筒示波器」,有類似電氣式「示波器」功能,可以看見聲音。由於科博館的「滾筒示波器」不但體積大,而且部份功能欠缺。所以先對「滾筒示波器」進行重新設計、製作及組裝完成「自製滾筒式示波器」。進行一系列影響「波數」的因素研究後,找出影響波數有二項因素為滾筒轉速、弦張力及弦粗細。三因素可歸納為轉動頻率及弦頻率,經由實驗歸納波數、轉動頻率及弦頻率關係為弦頻率=轉動頻率×波數×2。最後以吉他做看見聲音的實驗,以A2=110hz左右做實驗,用看的影像可以計算出的聲音頻率,準確程度達到九成三左右,達到「哇!我看見聲音」。
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本研究目的在探討二個變因 - 「溫度」和「鹽度」對豐年蝦卵孵化的影響。豐年蝦是魚蝦類的飼料,研究出適合豐年蝦卵孵化的最佳溫度和鹽度組合,能提供養殖業者以最經濟實惠的方式,孵化出最多數量的豐年蝦,可以增加經濟效益。我們分別以25℃、27℃、30℃三種不同的溫度,和15‰、25‰、33‰ 三種鹽度的組合,重覆多次實驗,取得平均數,以獲取精確的統計數量。實驗結果發現在溫度27℃、鹽度15‰ 時,可孵化出最多的豐年蝦,是豐年蝦卵孵化的最佳溫度和鹽度的組合環境。
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石油危機衝擊各國經濟,節能問題是全球的共通課題。而汽車是消耗石油的主要交通工具之一,因此,汽車的機械效率好壞,大大影響石油耗能。然而,您知道嗎?現行的車輛轉向系統(阿克曼轉向機構)並不完美,當汽車轉彎時,車輪會產生額外的滑動摩擦,徒增車輛行進阻力。使引擎動力損耗、車胎磨損。本研究主題旨在研究與改善阿克曼轉向機構,減少車輛轉彎時的行進阻力。
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本研究主要瞭解酸雨對植物生長的影響並希望找尋一種有效的防治方式,以降低酸雨對植物的危害。首先,我們探討了酸雨的成因及組成因子,並利用硫酸及硝酸調配成不同酸鹼值的人工酸雨。接著我們探討不同 pH 值的酸雨對種子及植物幼苗生長所造成的危害。結果發現:當雨水的酸鹼值降至 pH4 及 pH3 時,對於適合於正常雨水生長的植物,會造成相當程度的危害。包括種子的發芽、初期的生長、幼苗的根、莖、葉及整體生長都比正常雨水狀況下差;實驗中除了白蘿蔔的根部例外。當檢測土壤的酸鹼值時,發現到雨水的酸度愈強,土壤酸化愈嚴重,所以我們以提高土壤酸鹼值的方式,將鹼性的石灰石加入土壤中,做防治酸雨危害的方法,成效不錯。
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1. 碘酒的配製 碘是非金屬元素,符號為I、而碘分子為I2,具有消毒殺菌作用。碘(I2)不溶於水,在酒精中的溶解速率慢,但非常容易溶於含有碘離子(I-)的水溶液,因I2容易與I-構成錯離子 ,易溶於水。因此要配製碘酒時,要先將1.0克的碘化鉀溶於10毫升的蒸餾水後,加入碘2.5克與酒精50毫升,攪拌使碘完全融解,再加蒸餾水配成100毫升,即成為常用的皮膚消毒劑。 2.碘酒不適於消毒傷口 碘酒與雙氧水一樣,是醫師用來消毒無傷口的皮膚以便進行手術的,因為傷口經不起任何刺激,過於刺激會抑制傷口癒合,有時還會造成疤痕。傷口的消毒最好使用無菌的生理食鹽水沖洗。 3.碘酒與紅藥水不能混用 因為碘酒含有碘(I2),而紅藥水含有汞(Hg),兩者相遇會產生碘化汞(HgI2),碘化汞為劇毒物質,對皮膚黏膜有強烈的刺激作用,可能會引起黏膜潰瘍,所以碘酒和紅藥水不能混用或先後使用。 4.碘酒可用於檢驗澱粉 碘與澱粉的反應非常靈敏,一般稱為碘-澱粉反應。衛生單位曾利用碘-澱粉反應以檢驗餐館碗盤的清潔。碘-澱粉反應的呈色可能是藍、藍紫、棕、甚至粉紅,太濃時可能成黑色。澱粉的組成大約可分為兩類,直鏈澱粉與支鏈澱粉。例如:可溶性澱粉含直鏈澱粉的成分較多,可溶於熱水形成膠體溶液,與碘酒作用則呈現藍色。澱粉遇碘酒會呈現什麼顏色,取決於澱粉中的直鏈澱粉與支鏈澱粉的比例。有的豆類所含的澱粉,幾乎是直鏈的,遇碘酒呈藍色,而糯米中的澱粉幾乎是支鏈的,遇碘酒則呈現紫色。 【動手做】 1.取急救箱的碘酒5滴,加水20滴後攪拌均勻,得黃褐色的碘酒稀溶液,作為檢驗澱粉之用。 2.取一粒生米,搗成粉末後,滴碘酒稀溶液於粉末上,觀察有何變化? 3.另取一粒飯(熟米)後滴一滴碘酒稀溶液於飯粒上,比較與生米有何不同? 4.以同樣的方式檢驗家裡的食物,例如:稀飯汁、餅乾、玉米等仔細觀察其顏色的異同。
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少年廷得耳的煩惱……真溶液的廷得耳效應
膠體溶液和真溶液的差別,除了粒徑大小不同之外(膠體::1—1000nm,真溶液: \r 這次研究的實驗總共分五大部分,用實驗的結果來逐一檢視一價和二價離子以及不帶電的粒子,皆普遍出現廷得耳效應的現象。第一部份總共又分兩大系列:一是對許多種化合物以高速離心的方法去雜質之後來觀察廷得耳效應,二是利用揮發原理,將極純淨且易溶於水的氣體,溶於純水,得到帶電離子水溶液,以觀察廷得耳效應。第三部分是利用光度計測出不同價數的水溶液,它們廷得耳效應的強弱比較。從此一實驗除了可推知越高價數的廷得耳效應越顯著外,也可從此實驗確定一、二價化合物都是膠體溶液。第四部分是做吸收光度的實驗,用分光光度計來測出某些化合物在室溫下和接近攝氏100。C\r 的吸光度差別,來證明水團膠體之存在。第三部分是運用同濃度的兩物質(KClO4 和CaSO4;NaClO4 和MgSO4),溶於水解離後,產生質量相似但電荷不同的粒子(K+︰39、Ca2+︰40、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96 ; Na+: 23、Mg2+:24、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96),在同溫度、同濃度、同電壓下測出電流大小,由電流大小可以先證實二價離子的泳速較慢,推估二價離子外包有比一價離子大的水團,因此比較出一價水團膠體和二價水團膠體的大小,再配合【阻力按斯托克斯(Stokes)定律】,推算出一價、二價水團膠體之面積比。第四部份是做LiCl、NaCl、KCl\r ; KCl、KF、KI 兩系列水溶液導電能力的研究,結果發現導電能力大小竟與分子量無關,表示離子上所附著的水分子數一定非常可觀,而非個位數,間接證明水團膠體的存在。由此一系列的實驗可以證明,幾乎所有的離子和極性物質水溶液都是膠體。
\r 註 1:\r
\r 註 2:物理學家算?膠體的大小1—1000nm 是可被可見光明顯散射,而且在小於47nm 的顆 粒下散射能力跟波長四次方成反比,也就是說紫光和藍光的散射能力”極”優於紅光
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線上教學資源
指尖陀螺玩科學-從科學遊戲到探究歷程
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科學時代所講求的是效率;為達此等目標,吾等謹致力於尋求規律,就其各種界面活性劑對於溫度、濃度、表面張力等因素,與去汙效力相互比較,以尋求最有利用價值的經濟點。
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