全國中小學科展

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高級中等學校組

金枝綠葉-綠色能源之探究

生質酒精之酒精濃度、溫度、糖度及pH值都會影響或抑制酵母菌的發酵。以廚餘米飯來製備酒精最佳重量比例為酵母菌:米飯:水=1:100:100,環境條件為pH=6、溫度25℃為佳;有些水果成分中含有抑制發酵之成分,故不是每種水果皆可發酵酒精。甘蔗實施三次蒸餾後酒精度可達70%,最佳重量比例為水果酵母菌:甘蔗汁=1:50,環境條件為pH=6、溫度15℃為佳;茶葉酒精則以發酵度較少之茶葉與其梗為原料較佳,茶葉之枝比葉好-金枝綠葉,前處理以0.5%KOH加5%Ca(OH)2在60℃超音波震盪1hr後以微波加熱90秒,再加入硫酸調至pH<1,超音波震盪1hr再放置24hr以上等步驟為最佳前處理水解糖化程序。

永恆的旋轉木馬

本研究作品主要在探討「平面上各種曲線內關於相鄰等角割線段的新的不變量」與「空間中特殊圓錐曲面的特殊等角割線段的新的不變量」。 若圓錐曲線、蚶線等曲線中有相鄰等角的n條割線段,則這n條割線段之m次方和為定值。在圓錐曲線中這些割線段的交點可以是焦點、曲線內任意點,在蚶線中則為基點。甚至經由反演,還能將此性質推廣至直線上。 研究最後擴及至空間,先考慮橢圓、拋物、雙曲球面,其一焦點為F,將正N面體VN之重心G與F重合,使得VN以F為旋轉中心任意旋轉, 此時由F對VN之各頂點做射線交圓錐曲面於Pu,則FPu之倒數m次方和為定值,其中u=1, …, n,N=4, 6, 8,12, 20 。

具調整座之汽機車兩用頂車架

本研究係針對一台「具調整座之汽機車兩用頂車架」進行設計、實作及測試,係結合操作較簡易之機車頂車架及汽修馬椅進行設計改良,而使此頂車架上具有可調整高度的調整器及可伸縮握把外,並加裝照明燈條及警示燈條。透過此「具調整座之汽機車兩用頂車架」之實作,除已於不使用調整器下針對光陽GP機車驗證頂車功能外,並已透過調整該調整器高度後針對福特Focus汽車驗證頂車功能,本創作之主要特色包括:(1)可適用於汽車及機車的頂車,(2)可使汽車頂車的方式更簡易及省時,(3) 可調整握把長度,(4) 具備警示功能,(5) 具備照明功能。 本創作之規格係針對小客車頂車,若欲針對較大客車進行頂車,就需參考本創作而修改作品規格另行製作適合該較大客車用的頂車架。

水與砂的華爾茲-地震時建築物在不同含水量的土壤中沉陷量之研究

地震常伴隨發生土壤液化。我們發現除了飽和土壤的液化會使土壤失去支撐力而造成建築物沉陷之外,土壤的強度也會隨含水量不同而變化,此現象是受到水的表面張力在土壤顆粒之間產生的基質吸力所影響。我們為了瞭解土壤中含水量影響的情形,設計相關實驗,以建築物的沉陷量檢測土壤的強度變化。實驗推知:當土壤部分飽和時,因水的基質吸力而使土壤強度增強;土壤粒徑越小時,基質吸力愈大,使土壤強度增強;在地震加速度介於150~600gal間時,加速度與建物沉陷量呈線性關係。而在天然土壤中,因含有扁平、粗糙的板岩碎屑、以及細粒的黏土,均導致土壤強度較純石英砂強。希望本實驗資料配合地質調查,可以更有效的掌握填海造陸、填方、河川地區的土壤強度。

閱覽室數位管理系統

每次到了圖書館,一定會看到有很多人佔著位子久久都沒有回來,為了改善這個情況我們結合智慧型手機製作一個多功能的智慧管理系統,透過藍芽與智慧型手機Android軟體App程式的結合,在有人離開座位的同時,系統主機會顯示不同顏色,以區別不同狀況,若離開座位超過30分鐘,系統主機會在該座位顯示紅色,並且發出簡訊通知管理者,若時間超過50分鐘,系統主機又會再次發簡訊通知管理者,每一個動作都會儲存至本地與雲端網路資料庫中,可供管理者隨時監控與查詢狀況。

幾丁寡醣對藍光LED造成視網膜色素上皮細胞傷害的保護作用

3C產品及LED燈多以藍光照明,長期照射易導致視網膜黃斑部病變。其作用機轉是藍光引起視網膜細胞過氧化物質 (ROS)增加,造成細胞的氧化壓力進而引發細胞凋亡。幾丁寡醣 (Chitosan oligosaccharides, COS)有抗氧化及抗凋亡的作用。文獻證實,在動物實驗中COS可以減少自由基並抑制轉錄因子NF-κB傳導路徑,而降低氧化壓力。但關於COS在保護視網膜細胞避免光傷害的效果則有待研究。 本研究的目的是探討:藍光LED對視網膜色素上皮細胞造成傷害時,COS是否具有保護作用,並分析其機轉是否與抑制NF-κB路徑有關。我們以ARPE-19細胞株,在添加不同濃度的COS的情況下,經照射LED藍光處理後,分析細胞活性、ROS表現量及細胞凋亡情形,並透過PCR、Western blot、JC-1及免疫螢光染色分析作用機轉,期待將來可做為臨床醫療參考。

自製無人機監測模組及應用探討

本研究利用無人機可自主起降並執行任務,高度機動性的特點,自行發展一套即時監測系統,選擇市面上便宜且成熟的飛行載具,搭配各種感測器如溫溼度,MQ3酒精感測器、PM2.5空氣懸浮粒子偵測…等,先經重量評估後測試運行,再經重心計算,自製零件基座固定,PID測試、最後撰寫程式,將感測器資料即時透過無線訊號傳輸到控制端螢幕,除了能遠端即時監測數據外,並能降低零件成本,提高模組操作上的彈性。 實驗顯示本研究自製的無人機的自動化監測系統,能精準且迅速的取得各種監測數據,對於高空、災害現場或人員難以抵達等狀況將有助益。此外,運用無人機做為機動式監測站,將能有效補足現行定點監測站及人員稽核的不足,在未來應用更是無可限量。

以無線傳輸技術整合家電遙控之研究

隨著科技的進步,居家生活中許多電器產品因應而生,衍生的問題便是遙控器數量的增加,不僅在使用上容易混淆,也造成了能源的浪費。首先利用嵌入式系統搭配藍牙、Wi-Fi模組、紅外線發射及接收模組,設計出了硬體電路,再利用RF技術用來連結主副設備。此外,利用Java語言撰寫系統的APP軟體程式,讓使用者只需操作手機APP就能學習所有遙控器的訊號,進行無線遙控、遠端操作、即時記錄等功能,接著透過3D列印以客製化設計系統外觀,改善傳統遙控器指向性問題,配合主副設備整合家中所有的遙控器,避免不必要的電池浪費,達到節能環保的效果。整個研究只要使用手機APP,就能不受空間及距離的限制進而控制家中電器,達到「一機在手,遙控無窮」之科學研究。

利用二微米巡天資料與青藏天文臺觀測資料對英仙座雙星團性質的探討

本研究的目標天體為「英仙座雙星團」NGC869和NGC884,利用線上資料庫取得二微米波段巡天計劃(Two Micron All Sky Survey, 2MASS)之資料,分析該天體的年齡、距離、星際紅化及運動等性質,輔以青藏天文臺取得的觀測資料,進行兩者的分析比對後,顯示出兩種數據在於天體年齡及紅化值的差異,進而探討此差異的可能原因。同時,也分別從兩種方式挑出該天體成員中的變星,期能藉由分析變星的性質,對該天體能有更深入的理解。

霍夫曼的綠色奇航-電解探究與環境上的應用

「減量是王道」─利用雷射切割機、壓克力板、螺絲、針筒等器材,設計並製作微型電解水器,除完成各種電解質測試外,並探究電解變因,精確量測法拉第常數。「回收是責任」─善用電解原理,探究銅離子的回收率成因;最後回收科展實驗的所有廢液,減低科展實驗對環境的衝擊。 最耐腐蝕的電極實驗發現,黑化處理的鎳鈦合金電極電解NaOH溶液時,其氫氧體積比最接近理論值2.02,SEM圖亦顯示其材質抗腐蝕能力強。回收率的探究發現通入的電流強度越高、越酸或添加螯合劑,會造成回收率下滑。 利用電解法可完全清除實驗廢液中的銅離子,免去強鹼的使用;整個回收過程約損耗216瓦‧小時,折合0.216度電。