全國中小學科展

第54屆--民國103年

食品大解碼~油「燃」而生 糖與鹽的爭霸

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。

焦耳電力公司-榨乾廢電池電力之研究

「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。

卸貨系統安全裝置研究

近年來因人為疏忽,而被卸貨車所夾傷甚至致死的相關工安意外新聞層出不窮,原因出在於,此類車子上的卸貨系統,沒有建立足夠安全的防護措施,所以本研究運用超音波感測器,製作偵測碰撞的裝置,設計相關的防護措施,防止類似事件發生。 本研究為了能有效取得車子與目標物間的安全距離,主要的工作在於調整超音波感測器擺放的角度。而擺放角度的調整依據,是利用三角形的相似定理求出對邊長度,即人與車間的距離,再利用餘弦定理求出值,最後利用反餘弦公式得出擺放角度。 從本研究結果得證,此裝置能測量安全範圍並提供警示功能,可用於貨車上的卸貨系統,加上防護貨運人員安全的功能,降低工安意外的發生機率。

催化!氧化!KI與雙氧水的反應探討

本研究最主要目的是:探討溫度、鹼性、溶劑、KI對H2O2(aq)分解反應的影響。兩種方法收集氣體並交叉比對數據。總結實驗重要結論如下: 一、 溫度固定下,不同濃度NaOH對不同濃度H2O2分解產生的總壓力均為:2M>1M>0M;但是高濃度NaOH對不同濃度H2O2分解產生的總壓力均為:2M>4M>8M。 二、 25℃下,對KI分解H2O2(aq)反應產生O2,速率較易實驗及觀測。溫度:0℃、25℃、50℃、75℃,其產生O2的速率(單位: mL / min)依序為:0.46、29.4、40、167。 三、 在不同酸鹼度對KI分解H2O2(aq)反應氧氣產生總壓力及產生速率,均為酸>微鹼>鹼;而且KI與雙氧水反應pH值則是迅速的上升大於7,最後呈微鹼性。 四、 H2O2氧化KI比例(%):原始數據(0.09)>礦物油(0.08)>正己烷(0.04)。H2O2自身氧還比例(%):原始數據(97.3)>礦物油(94.46)>正己烷(94.25)。

臺南海邊的前世與今生

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。

蟲蟲轉機-太空包堆肥化再利用

本研究預期利用飼養甲蟲達到轉化廢棄太空包木屑,進行較傳統堆肥化方法更快速且更安全的堆肥技術,綜合歸納結論如下: 一、 以每日進食200公克的毛象兜蟲為例,3 萬噸被淘汰遺棄的太空包廢料可供約41萬隻毛象兜蟲一年食用量,並獲得2萬4千噸的轉化堆肥。 二、 甲蟲幼蟲腸道系統中的消化液偏鹼,其排泄物可將一般因有機質分解所造成的土壤偏酸的問題達到改善的效果。 三、 甲蟲轉化後的太空包廢料,其保水力與市售培養土之間並無存在太大的差異,甚至可能優於培養土,顯示仍有進一步探討的條件。 四、 甲蟲轉化後的廢木屑肥份要遠高於市售培養土,顯示甲蟲轉化後的廢木屑值得進一步評估作為一般市售培養土的替代品。

運用抽吸效應(suction effect)減阻之研究

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。

我的電磁波會轉彎-金屬影響電磁波傳遞之探討

本研究欲探討不同材質對於電磁波訊號之阻隔情形、不同發射器之訊號穿越金屬網時所產生的差異、以及不同類型金屬孔隙對於電磁波傳遞所造成影響。從實驗結果發現: (一)鋁箔紙及鐵片等金屬物阻隔Wi-Fi電磁波效果很好。 (二)偏光片為塑膠材質,無法有效的阻隔Wi-Fi電磁波。 (三)波長愈長之電磁波訊號,在穿越狹小縫隙時,訊號愈容易往兩側分散。 (四)金屬柵欄愈稹密,Wi-Fi電磁波由中央往兩側下降的幅度會愈緩慢。 (五)電磁波的電場振盪方向與金屬柵欄互相垂直時,會產生繞射現象。 (六)Wi-Fi電磁波穿越孔隙與波長相近或略大的金屬柵欄時,會產生明顯強弱相間變化。 (七)Wi-Fi電磁波穿越直徑相近或略大於波長之圓形孔洞時,在垂直於電磁波振動方向會繞射條紋。

不同建築配置在土壤液化狀況下受震反應之差異比較

沿海地區地質受震後易產生土壤液化,影響建物安全性。本研究以相同土質,模擬土壤液化後並進行震動實驗,期能比較出不同建物配置和基地沉陷量的相關性。 研究結果顯示,未過篩土質因顆粒大小差異,易在震動後造成土壤液化;當建物過重易造成較嚴重沉陷;偏心建築配置,受震後易造成基地不均勻沉陷,且在餘震後易造成更大災害,使建物倒塌;基地面積越大,土壤液化後沉陷會比面積小的輕微,傾斜程度也較小。在相同基地面積下,當地震波方向與基地長邊同向時,較不易沉陷;建物重心過高,地震後易承受較大旋轉力矩而倒塌。 研究結果建議開發基地時應選擇非沿海地區或進行地盤改造,面積大且接近方形基地上配置輕量且重心較低建物。

河川中的彩虹光譜-製作行動光譜儀分析河川水色

本實驗採集流經基隆市的三條河川,包括田寮河、基隆河、西勢溪三條河流上中下游的河水,進行河水的透光度分析,以了解河川的濁度和初步判斷河水被汙染的類別。我們製作以光碟片、手機組合而成的行動光譜儀,分析河川的水質光譜。發現平均透光度最高的測站是西勢水庫0.97、平均透光度最低是田寮河金雞橋 0.47 。河川的平均透光度:西勢溪0.81 > 基隆河0.75 >田寮河0.69。分色透光度分析:基隆河的紅光透光率較低,田寮河的紅光透光率較高,西勢溪則各顏色的透光率接近相同。 根據實驗結果,這三條河川中水源地的西勢溪最為乾淨,其次是沿岸有工廠的基隆河,而流經市區住家最多的田寮河汙染最嚴重。希望以後利用行動光譜儀持續的監測河川,關心我們的生活環境。