全國中小學科展

第56屆--民國105年

蓮霧葉葉綠素電池—家鄉綠能產業相關研究

配合家鄉「養水種電」與學校「綠色能源」特色課程,並結合家鄉的特產「蓮霧」做為研究主題。利用蓮霧葉來製作葉綠素電池不但可以研製無汙染的能源,還可以減少農夫露天焚燒蓮霧葉的問題。希望能實驗出讓蓮霧葉綠素電池有較高電流、電壓數據的方式,並以環保少汙染的製作過程,讓蓮霧葉綠素電池可以運用在日常生活。 研究結論如下: 一、 蓮霧葉中葉(成熟度為1~3個月)所萃取的葉綠素液有較強的電流和電壓,酸鹼度的數據也比較低(pH值約4)。 二、 根據實驗數據,葉綠素液「溫度越高」、「酸鹼度越低(酸)」、「太陽光越強」、「電極接觸面積越大」是影響「電流」強度的重要因素。 三、 蓮霧葉綠素電池較其他葉綠素液材料(蔬菜、雜草)有較好的發電效果。

原來她四處流竄

我們利用遞迴式求n個不同球放入k個相同箱子的方法數,得到形如巴斯卡三角的數值表,並發現在遞迴關係裡求得的數與落階乘多項式的係數恰好相同。 接著我們將形如巴斯卡三角的數值表轉換成矩陣表示,求出其反方陣,此反方陣竟然是Stirling numbers of the first kind;再將反方陣中的元素取絕對值得Stirling numbers of the second kind;Stirling numbers of the second kind表中的第n列第x行的元素,竟是將n個人分成x圈的方法數。 接著我們找出: Stirling numbers of the first kind與調和級數的關係式、Stirling numbers of the second kind與Pmn的關係式、Stirling numbers of the second kind與Cmn的關係式及Stirling numbers of the second kind與Hmn的關係式,並利用數學歸納法與gamma函數證明上述關係式;並尋找到響鈴數字與n個不同球放入k個相同箱子的方法數的連結。

颱風降水量的區域差異分析:空間內插法與逐步迴歸法的運用

本研究以探討臺灣颱風降水量的區域差異分析為主題,蒐集中央氣象局颱風資料庫1958至2014年間發布警報的颱風資料進行研究,運用GIS空間內插法、SPSS逐步迴歸分析法進行空間差異分析。研究成果得知臺灣各測站的歷年颱風平均降水量具有顯著空間差異,運用GIS空間內插法可推估臺灣各地降水量分布,其中以反距離權重法(IDW)的誤差率最低,其成果可作為具體繪製颱風降水量分布圖的依據,進而提供防災單位參考。 各路徑代表性颱風逐時降水量分析顯示,隨著時間序列及行進路線,颱風降水量變化趨勢也各有顯著差異。運用SPSS進行逐步迴歸分析,建立五個代表測站的逐時降水量推估迴歸方程式,可作為颱風逐時降水量推估的參考。

「糞」力而為-開發生物活體系統分解豬糞可行性之研究

本研究以豬糞、蠅蛆為對象,以自行培養之蒼蠅及蠅蛆,在高床式豬舍養殖環境,將蠅蛆置入豬糞中,以蠅蛆分解豬糞進行實驗。 研究結果顯示: 1. 觀察以蠅蛆作用活體系統用於豬糞處理之研究,確實可行。 2. 檢驗豬糞中之VOCs含量,推算豬糞腐熟及肥料腐熟的程度,證明其有效快速腐熟。 3. 分析蠅蛆分解豬糞後肥料成分,經過種植鮮花及蔬菜之差異,證明確實有經濟效益。 4. 由文獻探討蠅蛆之成分,經過蠅蛆飼養餵食雞隻之差異,證明確實有其經濟效益。 此一方法既省水不沖洗豬舍,又可解決動物糞便之主要環保問題,避免二次污染,且可將豬糞利用轉換得到良好之肥料及飼料,再次回饋農、畜牧業,有利於推廣,真是一舉數得。

利用光合作用原理打造世界第一台室內二氧化碳清淨機

藻類,一群會行光合作用的生物,種類與數量龐雜而多元,與陸地上雨林一樣,堪稱為地球水域的肺。本研究的紀錄,藻類的複雜度及數量多寡,與人口密集呈正相關。光照時進行光合作用,的確會消耗二氧化碳;如同其他生物一樣會進行呼吸作用,所以於黑暗處理時,也證實排出二氧化碳。實驗中藻類對於藍光的喜好度優於紅光,但仍不能忽略紅光對藻類生長的必要。CP system運作下,於第6-10天的消除二氧化碳速率達到最高,一直穩定到19天,並於第20天出現疲態。呼吸作用所產生的二氧化碳速率20天內的差異並不明顯。經動物實驗證實,系統確實擁有強大消除二氧化碳與減緩氧氣消耗的能力。實驗後的藻類也可製成對人類與環境有利的健康油品、生質柴油等。

愛不釋偶-蝴蝶雙飛的避敵行為

本研究利用模型與風洞方式,比較蝴蝶雙飛時與單飛時,所受到的升力與阻力。觀察蝴蝶飛行路線,並計算蝴蝶飛行時間與姿勢,瞭解蝴蝶如何適應環境的改變。 觀察蝴蝶的滑翔運動中,發現高展弦比,阻力小,滯空時間長。調整模型的攻角及兩翼夾角,發現大型蝴蝶,當攻角大時,升力大。實際觀察發現,蝴蝶多以此角度起飛。若蝴蝶雙飛時,下方蝴蝶緊閉翅膀,確實升力較大。 當蝴蝶交尾時,受到干擾,會垂直飛離,下方蝴蝶則六足縮起,翅膀緊閉,垂於正下方,降低阻力,可迅速躲避天敵。我們認為這種姿勢,使重心位置不偏移。選擇垂直飛行,呈一直線,避免下方蝴蝶的重量產生力矩影響飛行,是非常聰明的做法。希望我們的研究,對未來的飛行器能有所貢獻。

「粉」可怕

粉塵爆炸(英語:Dust explosion),是指粉塵在一定的密度內同時瞬間燃燒的狀態。八仙樂園的那場意外造成了許多傷亡,經專家分析後,確定是因為濃度極高的玉米粉引發了粉塵爆炸。此次研究想探討出何種條件下,最容易引起粉塵爆炸。 當桶內粉末濃度達到一定的質量時,就容易引起粉末的瞬間燃燒,造成氣體急速的膨脹。但我們在過程中,燃燒中的甲醇在桶子內部溢出,導致桶子變形,於是我們在桶子內部貼上鋁箔紙; 粉末噴出後無法點燃,所以我們在桶子內裝甲醇的蒸發皿加裝三角架固定並加高。 實驗後,我們觀察到以下結果:我們發現粉塵濃度越大,爆炸威力越強;烘烤時間越久(越乾燥),爆炸威力越強;在相同條件下塵爆威力,玉米粉>太白粉>低筋麵粉。

風「颱」走了蓋─在自製風源下,影響容器頂蓋受力情形之探討

颱風過後,學校好多水塔蓋都不翼而飛,我們幾個同學很驚訝,想進一步探討水塔蓋被吹走的物理原理為何?便進行了一系列實驗探究。首先,尋找出強而穩定的適當風源,最後改良成四小扇前後間距2cm時,因產生類似氣流倍增作用,所以產生較強的風速。實驗發現,愈靠近出風口處的風速愈大,減輕的重量也愈多。 根據伯努利定律,減輕重量是風速差造成壓力差所產生的作用力。蓋子之所以會被吹走,是因為靠近出風口處的風速較大,產生較大的向上作用力,蓋子便先從此處被掀起,一旦蓋子被掀起,風力垂直作用於蓋子的面積就愈大,蓋子就愈容易被吹走。 最後,我們將頂蓋改良成不同的型式,發現邊緣高度為外斜型式的頂蓋,具有很好的避免被強風吹走之效果。

亂中有序,始終如一~正六邊形光線循環反射規律研究

本研究主要探討光線由正六邊形一邊中點出發,經反射回到出發點形成循環反射的規律。其中發展了展開圖,藉由圖形不斷向外翻轉鏡射,以光射線出發後打到的邊為對稱軸,將多邊形及反射線段作線對稱操作,使入射路徑和反射路徑成一直線,所有線對稱後所得之多邊形會接續著將此一直線路徑覆蓋。運用標定座標的方式以記錄展開圖中光線射向,並探索展開圖中完成循環反射時的終點座標。運用將反射邊依序編號,方便記錄並計算反射的規律,以首段末位邊編號及累進段數的推算出完成循環反射所需的分段反射次數之通式,並藉以研究分段跨邊數、總反射次數及總跨邊數。並紀錄分段跨距串列,跨距規律及了解完成循環反射的通過點座標之規律。

乍暖?還寒!冷熱自明

本研究中主要是利用實驗來找出實驗溶解熱。最終得到以下的結論:利用不同自製卡計(量熱器)來進行熱含量測定,測量出最精確的溶解熱材質卡計為:保麗龍材質外蓋+鋁杯容器卡計,我們還發現溫度愈高時溶解熱反而較小,還有溶解度大的反應物,因溶解為放熱反應所以造成溶解熱也受影響而變大。最後我們找出最佳冷卻試劑樣品:找出CO(NH2)2固體/KNO3固體=2:1比例,是能降至低溫的冷凍劑。