第54屆--民國103年

「廢電池」的電壓已不能讓原有電器正常地使用，但其實裡面還是留有電力。因此我們想要探討如何有效地取出這些能量並加以利用。 先分析「焦耳小偷(Joule Thief)線路」，接著討論影響榨出電力的因素，如線徑、線圈數、繞法、鐵芯大小與形狀等。結果發現增加線圈的圈數、適當的疊繞在鐵芯上可以進一步提高電壓，振盪頻率與責任週期也會同時受到影響。 我們創作出「整合型廢電池電力榨乾裝置」，實際回收廢電池並榨出電力。接著發現一顆廢電池約可榨出六百多焦耳的能量到超電容裡，經我們測量的機械效率反推可知，廢電池的電力應該還有兩到三仟焦耳之多。 這些榨出的電力未來可以應用在耗電功率較低的綠能電器或是透過「假電池」的設計讓廢電池起死回生。

我從臺南市嘉南療養院旁的水果園露頭上採集了許多貝殼化石，也到臺南龍崗海邊觀察海浪沖擊沙灘上的泥砂，也採集現生貝殼和挖掘地層中的泥砂。從觀察臺南龍崗海邊採集的泥砂特徵，以及在實體顯微鏡觀察貝殼及有孔蟲，和嘉南療養院旁水果園中的泥砂、貝殼和有孔蟲化石相比較，發現有許多相似的地方，都是屬於淺海環境。這與相關文獻中相吻合，同時證明水果園在5800～7200年前是海岸沙灘環境與現今的龍崗海邊有著相同的生態環境。

本專題針對開放式路邊停車計時系統的問題提供有效的改進方式，特色為針對車主、稽查員與政府管理者三方面提供方便、公平與有效率的科學方法，系統主機可模擬ETag自動讀取車主資料，完成停車程序外，也可人工輸入，透過藍芽與智慧型手機的結合，開發固定式與可移動式兩種App版本，除可記錄停車資訊外，架設並撰寫本地與雲端網路兩種資料庫，車主隨機選擇車位，系統自動判別停車情形，將資訊同步記錄於資料庫中，且以簡訊告知，個人版App車主可自行下載，靈活性高。若車主無ETag或未操作已停車則系統主機具智慧定時自動偵測，提供更有效的管理。透過模擬與實體測試有效改善目前路停計時缺點，達到可行性、方便性、實用性與創新性目標。

本研究源自新聞報導高油、高鹽、高糖等食品三高對身體不好。因而，我們進行了一連串的實驗，探討這個問題。 研究結果發現： 一、吸油面紙及燃燒法，均可檢測油含量；且洋芋片都是下層比上層多油。 二、市售的糖度計不測糖，鹽度計不測鹽~檢測的是溶液總濃度。 三、旋光儀，隨著糖的濃度增加，偏轉角度增加，而且鹽水不具偏光效果。 四、檢測糖鹽混合水溶液時，旋光儀的旋光偏轉角度，隨著糖濃度增加；而鹽的濃度增加時，旋光儀不受鹽濃度增加而影響。 五、方糖顆數增加時，旋光儀的旋光偏轉角度，都隨著濃度增加而偏轉角度增加。 六、利用糖的旋光偏轉角度轉換成方糖數，較容易了解食用一整份食品的總糖量。 七、鹹的食品，利用旋光儀檢測後全部均含糖。

本實驗創新之處為不耗能的自然抽氣都可以達到需耗能的強制抽氣效果。為了證明抽氣會減少邊界層厚度而降低阻力係數，進而達到減阻的效果，我們做了以下實驗：壹、在不同風速(wind speed)下觀察圓柱細線擾動的位置，比較層流(Laminar flow)和紊流(Turbulent flow)分離點的位置，當風速愈大時，分離點往前緣發生；貳、利用不同風速比較光滑圓柱、自然抽氣(Natural ventilation)圓柱和強制抽氣(Forced ventilation)圓柱之下的圓柱阻力，並分析阻力係數(Drag coefficient)差異，發現強制排氣小孔圓柱(加引流孔)是五組中阻力係數最小的，實驗證明強制抽氣加引流孔減阻效果可達三成多。

驗證網路上流傳的三種方法(電解、磁性有無、外表光澤)檢驗不鏽鋼中錳含量高低的可行性及準確性，並找出更簡便安全的檢驗方法。經實驗驗證發現: 一、無法以外觀或光澤程度分辨是否為200系列的不鏽鋼。 二、無法利用磁性判斷不鏽鋼的種類。因為具有磁性的不鏽鋼為400系列，但200和300系列的磁性都很弱，利用磁性無法分辨出兩著的差異。 三、電解法可以檢測不鏽鋼是否為含錳量高的200系列。 四、經實驗後得知使用5%硫酸的硫酸溶液，利用家中常見的吸水性的材料(如衛生紙、化妝棉….)直接以9V電池進行電解即可進行檢驗。 五、考量方便性及安全性，我們也設計了OK繃不鏽鋼檢驗片，減少接觸硫酸的機會和硫酸使用量，操作更安全。

面對地球暖化及夏天的炎熱，除了開冷氣，有沒有其他方式可以降溫呢？我們以三個研究過程來了解顏色與溫度上升間的關係，首先我們以紅外線溫度計實測學校球場和跑道，得知相同材質但不同顏色的地面，在陽光曝曬下溫度確實有差異。緊接著我們進行以紅外線溫度計量測各種常見顏色及同色系不同明亮度的紙張，得知顏色色相及明亮度與溫度變化有顯著的相關性。最後我們以各種顏色及同色系不同明亮度的紙張密封保麗龍盒頂部，模擬觀測太陽曝曬下室內溫度的變化，並自製氣體溫度計用於量測密閉空間中的溫度變化，得知密閉保麗龍盒內部溫度變化與其頂部密封紙張的色彩色相及明亮度均呈現顯著的相關性。

利用超音波感測器的發射器裝置持續發射出超音波的原理，當撞擊到物體後超音波會反射回來，再由超音波感測器的接收裝置接收。由物理學可知超音波發出到接收的這段時間是超音波由發射端到物體來回的時間。所以把這時間差除以二再乘以音速，便可計算出待測距離。像是市面上所販售的倒車雷達也是這方便的應用。我們所做的智慧型白手杖就是以此為基本原理作為前方障礙物的偵測機制。 除此之外，我們還幫盲友們考量了頭部的防撞機制，把第二組超音波感測器安裝到帽子上面，偵測頭部高度得障礙物。以及加入第三組超音波感測器，作為階梯落差偵測。最後我們考量到犬隻對盲友的威脅性再加入驅狗裝置，可發出狗不喜歡頻率的超聲波。

看見生物體表顏色，認為生物就是那種膚色或是有該色澤的毛髮，青蛙有綠色的皮膚、棕熊有棕色毛髮。北極熊乍看之下是白色的就有白色的皮膚或是白色的毛髮。但實際上毛是透明無色的而資料顯示北極熊皮膚是黑色。與常識有所矛盾。經由玻璃、塑膠片、釣魚線的實驗發現，這是因為光的緣故─光照射於細小物件上時，產生了漫射。讓原來黑色的皮膚被掩蓋，透明的毛髮也無法表現出來，而呈現出白色的北極熊。 實驗過程中，我們製作一個仿北極熊皮毛的模型(黑色底色、透明的毛髮)，置於暗箱中做觀察。發現透明的釣魚線，在光照射下呈現白色，同時也掩蓋了釣魚線下方黑色的黏土。證實了北極熊的體色是因為光漫射的緣故，視覺上看起來呈現白色。

油，是日常生活中不可或缺的日常用品，但在2013年8月底，有一樁假油事件激起了全體人民的奮怒與警惕；但也因為這個事件讓我們有了這樣的研究。我們所做的一連串研究就是要用最簡單的方法，以最簡易的設備找出可以一眼就識破假油的方法，而最後一個實驗--「¬綠光實驗」則幫我們解決了所有的難題。 在這個實驗中，我們發現新鮮橄欖自製的橄欖酒精蒸煮溶液，經由綠光雷射筆照射後的光束呈現紅色，與真橄欖油經綠光雷射筆照射後光束顏色相同(紅色)，而添加銅葉綠素的假橄欖油經綠光雷射筆照射的光呈現綠光雷射筆光束的原色(綠色)，而橄欖調和油會呈現橘黃色。所以民眾只要用綠光雷射筆照射市售橄欖油後，就能以顏色來輕易分辯橄欖油的真偽。