全國中小學科展

第56屆--民國105年

隧越如梭--雪山隧道知多少

為了揭發隧道神祕的面紗,我們組成「隧人士」偵探團,不懼千里迢迢的路程,親自到宜蘭縣造訪雪山隧道,參訪雪隧文物館、行控中心,探究臺灣最長的雪山隧道。 隧道內的溫度會受車流量、坡度狀況、排放廢氣量和濕度等因素的影響,使雪山隧道入口處與出口處溫度迥然不同。北向隧道冬季溫差最大可高達20℃,夏季溫差最小仍有13℃。為了驗證我們的想法,我們善用實驗室的設備器材,探討數種不同環境的溫升情形,以模擬隧道內溫度升高的原因。結果以250W燈泡的溫度上升較60W燈泡明顯;以二氧化碳與二氧化硫氣體溫度上升較明顯。此外,高濃度的二氧化硫、汽車廢氣溫度上升情形較低濃度氣體明顯;並發現乾燥空氣的溫升情形較潮濕空氣明顯。

水中嬌龍-奈米金水(AuNT water)創新應用

為了瞭解AuNT water對生物生長以及分子擴散速率的影響,本實驗比較分析了奈米金水(Au nanoparticles(NPs)-treated water, AuNT water)及去離子水(Deionized Water, DI water)對於綠豆、螺的生長觀察實驗,以及細胞實驗。結果顯示,以AuNT water加養分種植綠豆及養殖螺的組別生長情形較佳,推測AuNT water 可以提高水中養分進入生物體的效率,使其生長情形較好。而在培養HCT15直腸癌細胞的實驗當中,我們以兩種不同水培養細胞,加入癌細胞藥品cisplatin(CDDP)。由數據分析,AuNT water加入藥物比DI water 更能夠抑制細胞生長。在以自製透析儀器探討AuNT water對擴散速率的影響方面,模擬血液透析過程的實驗結果顯示,物質在AuNT water中擴散速率較快。本實驗研究結果可作為AuNT water是否可以作為營養物質、藥物的輔助吸收工具之應用參考,也可在血液透析方面做延伸性的研究。

老鼠走迷宮------不同光源環境對倉鼠生活影響之基本探究

本研究主要有兩大面向:其一,將六隻實驗用公倉鼠,依不同光源環境分三組飼養,分別就日常組、明亮組、暗黑組,在飲食量、飲水量、體重成長、老鼠迷宮穿越時間等方面進行探討。其二,將老鼠迷宮分三種不同出口情境,分別就空出口、音樂出口、食物出口,探討迷宮穿越時間差別。為期六週的操作中我們發現:不同光源環境對倉鼠飲食量、飲水量、體重成長並無影響差異;而不論何種迷宮出口,明亮組和暗黑組的迷宮穿越時間都明顯快過日常組。我們也得知:老鼠確實有學習能力,因為六週以來,各組倉鼠在各種出口情境的測試下,每週迷宮穿越時間,都有明顯縮短。而對於不同迷宮出口情境,顯然音樂和食物出口都對倉鼠產生吸引力,讓穿越時間縮短不少。

莓開眼笑、綠意盎然、紅金閃閃-草莓酥

本研究之「草莓酥」是結合了機械科、園藝科、室設科以及食品加工科所共同開發的一項具有特色的產品。此產品藉由機械科利用CNC車床開製烤模、室設科開發草莓酥包裝再配合使用園藝科所栽種之新鮮草莓,以及食品科專業烘焙技能!使原本一成不變的原味草莓酥,變成另一種色彩鮮豔的草莓創意產品。 本研究使用新鮮草莓所製成之草莓膏,再配合使用天然紅麴粉及綠茶粉製做糕漿皮,利用特殊烤模製造出草莓酥。本研究經過檢測及官能品評之後,製作出酸度適中、口感最佳的草莓酥,最後設計出精製的內包裝及專用提袋,兼具伴手禮及自己食用皆是最佳選擇,不僅發揚本地草莓之特色,將此特色產品商品化提高經濟價值,讓「草莓酥」再創另一個台灣奇蹟。

『插頭拔不拔?』--待機電器自動斷電系統--

科技的進步讓生活更加舒適,電器製造商設計出功能更強大的電器產品,例如搖控功能,也因此浪費了一些待機電力。雖然電器不用時將插頭拔掉就能節省待機電力,但一般人並無此習慣。為了解決這個問題,我們設計、製造出【待機電器自動斷電系統】。將此系統裝在有待機電力的電器上,當電器經過一段時間不使用,系統就會讓電器自動斷電,就能達到節能省電的目的。同時在研究的過程中,使用電阻、電容、電晶體等各種電子零件,而意外發現了市售的水位警示器是由電晶體的一級放大電路製作出來的。電晶體的二級放大電路,讓我們看到了空氣雖然是不良導體,也能讓微小電流通過。未來我們想利用電晶體的二級放大電路,製作一些感應系統。

馬齒突長-馬齒莧科植物超進化型態之研究

馬齒莧科植物的生命力非常強健,全株富含營養且具有在人體內不能有效合成的Ω-3 脂肪酸,極具發展成為食用與藥用價值新興作物的潛能。本實驗透過照光與水份逆境處理,結果顯示剪下馬齒莧科植物帶芽枝條3天在未給水狀態下,莖基部仍會產生不定根。馬齒莧、樹馬齒莧與松葉牡丹頂芽以藻膠包覆造粒,培植再生約有70~85%存活率,頂芽造粒乾燥經21天後復水培育亦有長根存活70%的效能。依形態在乾旱逆境下葉脈Z字形圖案產生扭曲的現象與二氧化碳濃度變化的偵測調查,推論C4型馬齒莧與松葉牡丹可能為適應環境驟變會轉換成為C4-CAM交替型的生理代謝以利存活;而樹馬齒莧遇乾旱逆境時傾向由C3轉換為CAM型碳固定之運作,使生長速率減緩而提高自身的存活率。

天搖地動--地震強度與土壤液化

某次出遊,導遊的言論讓我們對土壤液化感到興趣,所以開始了這次的研究。在文獻探討時,我們發現地震強度和加速度有相當大的關係。之後,我們透過電腦運算發現使用人手搖晃產生的加速度和大約落在地震強度4~5級之間。然後在不同沙土比例產生的土壤液化實驗中,我們發現沙:水=9:4時次土壤液化的分界點,當水含量再更高時會非常淹水和土壤液化。接下來,我們用相同比例不同體積的沙土和水測試土壤液化的情況,發現含水比例相同時,體積越大的沙土越容易產生土壤液化。最後我們觀察相同含水量相同體積在不同震度中土壤液化的表現,發現震度=6時才會有明顯的土壤液化現象。

漫漫黃砂九芎城--宜蘭地區汙染物濃度的探討

本研究主要探討宜蘭地區的各種空氣汙染物與濃度變化,利用宜蘭市測站與冬山鄉測站的觀測資料以繪製成圖表,並以現有的地科知識背景討論出各項污染物形成原因與機制。為求更精確的了解各時間尺度下的濃度變化,我們將觀測資料經數學方法處理後,製成逐時、逐月與逐年的濃度變化圖。另外我們以PM2.5為主要探討對象,了解大氣的條件與變化對污染濃度產生的影響。

快被熱「倒」了嗎?台中市新舊市區熱島效應影響變因分析

近年來,都市溫度因熱島效應持續上升,所以決定研究熱島效應。本研究利用實地測量新舊市區溫度及分析衛星影像,與熱島效應影響變因結合分析。根據結論: 一、 新舊市區的微熱島中心: 微熱島中心受到人工廢熱及風向影響,而低溫點皆受到綠地多或地形空曠等影響。 二、 台中市新舊市區熱島效應主要影響變因: (一)冷氣及汽車等人工排熱 (二)NDVI常態化差值植生指數 (三)建築總建坪數 (四)建築密集度及數量(五)住宅區(六)風向 三、 新市區開發建議: 1.制定嚴格建蔽率和容積率標準,獎勵容積條件提高,避免總建坪數過高2.降低建築的密集度3.分散交通要道與降低單地點車流量4.道路與建築走向配合風向5.推廣綠建築及廣設公園。

半胱胺酸修飾奈米金作為金屬離子的偵測與辨識

為了能快速且低成本地檢測工業廢水中有毒重金屬離子,本研究合成出修飾半胱胺酸的奈米金,成功地偵測出金屬離子且有好的偵測極限,特別是一些較毒的重金屬離子(Cu2+、Cr3+、Hg2+)靈敏度甚至可達2μM;此外,再搭配EDTA-4Na、K2C2O4、C2H8N2這些含有胺基和羧基的添加劑,因添加劑能夠增強或減弱奈米金顆粒的聚集,於是我們藉由比色陣列的方式,觀察它們的聚集、變色情形,可以肉眼辨識出十種不同的金屬離子(Cu2+、Co2+、Fe3+、Cr3+、Ni2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pb2+、Hg2+),是非常迅速、簡便的偵測方式,期望能對環境污染的災害防治有所貢獻。