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高級中等學校組

雞糞採礦—磷回收最佳化

磷在生活中不可或缺,而磷礦只剩下90年的含量,磷的回收對於環境的永續性有其必要。 本研究先以王水加入日本與臺灣的堆肥雞糞(CCM),使用感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP)測定CCM中的磷含量。以不同濃度及種類的酸進行酸溶鹼沉法的酸溶部分,將磷溶解並以ICP測定其含量,挑出最適合的酸種類及濃度。之後調整溶液pH值使磷酸鹽沉澱,找出最適合的pH值,讓Ca5(PO4)3OH的產量達到最高。 比較後,發現兩種CCM的組成元素含量不同,但費時差距不大,代表未來廠商能多方收購雞糞。酸溶實驗中,考慮HNO3(aq)帶來的氮汙染問題,最終決定以HCl(aq)為溶解用的酸。鹼沉澱的實驗中,本實驗將濾液加入CaCl2(s)使其沉澱,再溶解結晶並用ICP測其磷含量,最終日本CCM可回收92%的磷;台灣CCM回收90%的磷。

制震阻尼系統在縮尺建物消能運用之初步評估探討

台灣位於歐亞地震板塊間,地震頻繁,近年由於高樓林立,結構物耐震日形重要,國內外研究中心相繼投入相當成本進行相關試驗,因此我們想透過本專題去探討藉由在縮尺建物中安裝制震阻尼系統,紀錄結構之減震效益。 本研究目的電腦繪圖與雷射切割進行制震阻尼系統設計,配合多款感測儀器設備進行縮尺模型之耐震試驗,並透過實驗模擬不同地震波下,比對制震阻尼系統模型之位移、軸力與加速度是否有相同之消能效益趨勢?並討論他們在實驗後各方面的特性差異並做比較,依結果數據,以「適用範圍」、「經濟效益」、「減震程度」三點進行評估探討,本研究之制震阻尼系統中於中週期高阻尼元件安裝2/3層樓以上皆具有理想降低地震力損害。

吸附金「薯」—馬鈴薯吸附重金屬

本實驗我們以馬鈴薯渣做吸附,馬鈴薯中含有澱粉、纖維素、蛋白質註1,這些成分具有可與金屬結合的活性官能基如羧基、氫氧基、胺基註2。 實驗中,我們不做化學修飾,以最簡單的方式吸附,在吸附法中,吸附的金屬種類、濃度、溫度、馬鈴薯使用的量和吸附時間,都會影響到吸附效果,所以我們以上述的條件做為實驗的變因,測量馬鈴薯渣的吸附效果,和以恆溫吸附方程式探討吸附原理。恆溫吸附法中我們以基礎化工課程內所提到的Langmuir方程式及Freundlich方程式推算出吸附原理。 在廢渣處理方面我們將廢渣放入高溫灰化爐中進行灰化後,取部分灰分在進行二次吸附以達到廢棄物再利用的目地且灰化過之灰渣不易脫附。

結合數據統計之感應式水龍頭

水龍頭讓人們方便、快速、有效率的使用水資源,無處不有,隨著環保意識抬頭,水資源的運用出現了許多的議題。雖無法開源,但能節流。以下是本作品功能: ●運用紅外線感測器偵測距離進行開關水龍頭,自動出水 ●將網頁寫入晶片,無須額外架站就能觀看、統計流量 ●利用流量計進行統計及控制水量,達到精準的水量控制 ●採分散式架構,各個水龍頭都是獨立的系統,不因其中一座故障而影響其它運作 ●將水龍頭分成不同模式,根據不同情境,以達到彈性用水 ●無須更改管線的採包覆式架構,比起常見的感應式水龍頭瑣碎的安裝過程,可直接裝置在傳統水龍頭上,節省安裝過程 ●運用課堂所學物聯網、3D建模、程式設計,發揮學以致用的精神

Liquid Film Motor

一片泡泡薄膜,在通有電流的狀況下,再加上垂直方向的高壓外電場,懸浮薄膜便會開始自發性的旋轉。高壓外電場使薄膜液面產生靜電感應,液面上正負電荷分別分布在靠近電極金屬板的兩側,再加上液膜兩端的電位差形成的電泳電場,會對感應電荷造成電力,而使液膜開始旋轉。 根據過去文獻得知,影響其轉動狀況的變因有高壓外電場、電泳電場、液膜性質等,本次研究將觀察各變因對其轉動狀況的影響,紀錄、分析並推出結論。

胞心粉圓

在實驗過程中意外發現特定比例的乙醇水溶液會出現流速的極值,及溶液混濁的現象,因此引發我們進行有關"微胞"的研究,像是廷得耳效應、布朗運動、鹽類對膠體粒子的影響、微胞的形狀,進而探討不同碳鏈醇類長度、不同濃度、不同波長的光以及不同醇類的影響。此外,我們利用分光光度計量與電導度計測不同種類溶液的吸光度與導電度。

不同性質之切削液對於陶瓷刀具壽命之影響

這個研究選定由氧化鋁粉未,添加少量元素,再經由高溫燒結而成,其具硬度、抗熱性、切削速度比碳化鎢高特性的陶瓷刀具,以Trim T112002C、Blaser HC5與CPC 31C等不同切削液,利用台中精機Vturn-20E CNC車床以0.1mm/rev的進給率與1mm、1.5mm、2mm與2.5mm的進刀量,在1000rpm的切削轉速下,車削每支S45C圓桿工件體積31416mm3,並利用Mitutoyo S-3000表面粗糙儀量測切削工件的表面粗糙度,藉以檢測刀具壽命與產品的切削品質,來探討不同切削液對切削性能之影響。 結果中發現刀具進刀量多,刀具壽命減少,但其表面粗糙度也隨著進刀量的增加而降低。Blaser HC5與CPC 31C切削液下的車削加工製程,在1000rpm的切削轉速下,比Trim T112002C切削液下的車削加工製程,至少提高刀具的切削壽命分別為10.9%與28.3%,更有效地降低工件表面的粗糙度,提高產品品質。

嗨!金沙!—海金沙型態與生理之研究

本研究主要觀察海金沙 (Lygodium japonicum)與毛葉腎蕨(Nephrolepis hirsutula)及鳳尾蕨(Pteris multifida Poir.)的葉片,比較三者上、下表皮葉綠體分布及氣孔數目、大小的差異;並比較三者蒸散作用速率及葉軸維管束的差異,及測量海金沙攀爬於粗、細水管的所能承受的下拉力。發現三者葉片的上表皮葉綠體多集中在細胞邊緣,下表皮葉綠體多均勻散佈在細胞中,且海金沙葉軸維管束中木質部較發達。海金沙單位面積平均氣孔數及總周長均比毛葉腎蕨和鳳尾蕨為多,海金沙葉片的蒸散作用速率較毛葉腎蕨和鳳尾蕨為快,且越高處海金沙羽葉的氣孔總周長越大,蒸散速率越快。故從實驗推論,海金沙有較強的蒸散拉力而能將水分運輸至頂端。在真實與模擬海金沙葉軸所能承受下拉力實驗中,也推論細水管較利於海金沙攀爬。

紙電路印刷機研發及其運用於教學之可行性分析

研究為紙電路印刷機之研發,我們將紙當成電路板的基材,以銅箔與銀箔為佈線的導電材料,研究銅箔與銀箔在製作時,所需的時間、溫度、印刷電路完成度、耐流值與耐熱值等因素,來驗證我們研發的紙電路印刷機適合用於學校實習課程教學,培養學生LAYOUT的能力,亦可以把學生實習課程融入環境保護的概念。

吃軟不吃硬-探討麵粉與膨鬆劑對馬芬蛋糕結構的影響

本實驗之研究目的在找出馬芬蛋糕的最佳配方。以不同比例的泡打粉、酵母粉和麵粉種類,設計出11組不同配方,找出麵粉和膨鬆劑對馬芬蛋糕的影響。本研究利用電腦軟體ImageJ測量氣孔、物化分析儀測量其硬度和咀嚼度、體積置換法來測量體積的改變,以科學化數據方式觀察,量化紀錄資料比較蛋糕本體外型和品評口感,同時進行大腸桿菌含量實驗測量其保存後的新鮮度。綜合比較結果,酵母粉馬芬蛋糕硬度均大於泡打粉馬芬蛋糕,相較之下也較難咀嚼。所以最佳配方建議以「4.5g泡打粉+低筋麵粉」為本研究最喜愛的配方。若要添加酵母粉,則建議搭配高筋麵粉提高彈性增加風味。最後無添加膨鬆劑的馬芬蛋糕也廣受到受試者的喜愛,可做為另一健康食譜的新選擇。