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高級中等學校組

更精準掌控發酵-酵母菌在麵團中發酵程度的電特性大數據研究

麵包的成功除了材料外,精準的掌控發酵程度是關鍵,傳統發酵程度判斷僅看其膨脹高度及指壓回彈。我們用跨領域想像來思考來此問題,是否可更精準掌控發酵程度。麵團中含有蛋白質、食鹽與水,應具有一定程度的導電性,而發酵時產生的二氧化碳孔洞會使麵團的導電路徑長度變長或截面積變小,依電學研判麵團電阻值會變大。 本研究以市面常用3種不同蛋白質含量的麵粉進行測試,我們將麵團放入發酵容器,運用電極板及探針兩種偵測方式,歷經多次測試失敗,從原先直接測試電阻法到最後採用電極板間接測試法,終於成功證實我們假設是正確,也成功設計了發酵到位提醒裝置,過程中發現麵粉團具電感特性且會儲能,且PH值由5-6變成7-8,我們的元氣麵包夢想近了。

氧化?催化? ──以過氧化氫分解反應為例的三模式探討

本實驗主要探討透過各種藥品,包括PbO2、MnO2、KMnO4、CuO、Pt、過氧化氫酶,與雙氧水反應,驗證藥品在雙氧水的氧化還原的反應上,扮演的角色是反應物,或是催化劑。透過pascoPS-3201藍牙溫度計和S-3204pH儀來檢測在反應過程中,系統溫度、pH值變化及平均速率來做比較。 本次實驗利用KMnO4和雙氧水的標準氧化還原反應作為標準,發現氧化還原反應不僅反應後會改變顏色,相對來說溫度和pH值也是變化最大;而Pt則是作為標準的非勻相催化劑, 發現催化反應可重複使用,且相對來說溫度和pH值是變化最小的。因此我們判定CuO和過氧化氫解離酶是標準的催化劑,而其他藥品則是介於氧化還原和催化之間,反應不那麼劇烈,但相對作為純催化劑的Pt而言,仍有差距。

高中生下課時間從事的活動比例與場地利用分配

本研究從校園生活中觀察到的現象出發,利用波達計數法、轉移矩陣作為工具,分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試,分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測,並對志願序及距離進行加權,使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查,結果顯示:學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺;而最常使用的場地則為自己班教室與廁所;許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用,場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此,研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議,期待校方未來在增設或重劃場地時,能使學生從事的活動與場地互相配合,發揮更大效益。

利用硫醇分子合成之螢光銅奈米團簇偵測三價鐵離子

本研究利用硫代水楊酸(TA)的硫醇基作為配體,合成出螢光銅奈米團簇 TA-Cu NCs 。我們改變了硫代水楊酸(TA)與銅離子(Cu2+)的合成比例,發現當 TA:Cu2+ 為 1:3 且酒精的體積濃度為 50% 時,擁有最高的螢光強度,為最佳的合成條件。之後我們對 TA-Cu NCs 進行材料的相關分析,得知 TA-Cu NCs 的粒徑大小約為 3.7 nm ± 0.4 nm、量子產率約為 3%。對常見的金屬離子 K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+、Pb2+ 進行偵測後,發現 TA-Cu NCs 對於鐵離子具有較好的選擇性。加入緩衝液進行探討,發現加入 pH7 的 Tris 緩衝液,是最好的偵測環境,偵測極限為 9.6 μM。最後我們對小坑溪及碧潭溪水進行鐵離子的偵測,其回收率介於 91 %~110 % ,相對標準偏差小於 3.69 %,說明本方法是一個穩定且有效的方法。

纖維素內切酶GsCelA自我斷裂之研究

生質能源製程中,常將植物細胞壁中的纖維素進行水解,此反應在高溫環境中進行較具商業優勢,故開發耐高溫的纖維素酶具重要性。發現自嗜熱菌的纖維素內切酶GsCelA在高溫中具高活性。初步研究發現GsCelA蛋白質序列N端後第315和第316個胺基酸間會發生自我斷裂現象,導致酵素活性及熱穩定性提升。本實驗在GsCelA的N端及C端分別製造定點突變,探討GsCelA自我斷裂性質。實驗結果顯示突變GsCelA自我斷裂速率較低,而EDTA可抑制自我斷裂現象;已斷裂GsCelA可催化自我斷裂發生,而N端突變GsCelA不具此性質;部分實驗可觀察到已斷裂GsCelA具兩種分子量相異之形式。未來我們將設計實驗探討兩種已斷裂GsCelA間的關聯及自我斷裂機制如何用於改良纖維素酶應用價值。

腎結石的離子化合物們

本研究主要研究人類尿液中,腎結石中的奈米細菌(nanobacteria)是礦物結晶或細菌成長作用,使用自製分光光度計,以OD值的差異劃分,結果顯示奈米細菌呈現礦物結晶特徵,成分分析亦證為磷酸鈣。之後研發腎結石抑制劑時,使用自製人工尿液,以磷酸鈣Ca3(PO4)2、草酸鈣CaC2O4和尿酸(C5H4N4O3)為主體,分別測試維他命C、(•OH)、模擬管壁發炎、模擬尿液pH值變化,並觀察其結晶型態變化,結果發現模擬管壁發炎OD值最高1.4,尿液pH值5時OD值 1.3次之。推斷腎結石主因與管壁發炎最密切,其次是pH值變化,偏酸與過鹼皆易產生結晶。最後以自製的結石抑制劑比較傳統C6H5K3O7(檸檬酸鉀) 抑制劑,本研究抑制劑OD值呈現較佳抑制效果。

配重圓盤與其倒轉時間的探討

本實驗研究重心偏移的圓盤經旋轉發射後,其重心上翻與轉速的關係。實驗發現偏心圓盤在旋轉的過程中,重心有反覆上翻而又下降的現象,其重心位於上方的持續時間會逐次減少。從歐拉角轉動方程式、摩擦力與能量關係得出角度變化率的關係式,特殊條件下上翻條件為自轉角速度n>nc(臨界角速度),但nc會因進動變快而上升,且n因進動變快及摩擦力損耗而下降,使n低於nc導致重心下翻。另,重心上翻時並無特定自轉角速度,取而代之的是初自轉角速度愈大愈快上翻,即初自轉角速度愈大上翻時自轉角速度亦愈大;而重心偏心率越大能有較穩定的旋轉,也就是重心在上半部的維持時間較長;厚度愈厚其旋轉較不穩定,推測因其無穩定接觸點使摩擦力作用不連續。

金門起霧日與聖嬰現象之關係探討

三四五月是金門的霧季,濃霧經常伴隨西南風產生,過去曾有研究者嘗試分析濃霧產生的規律性,但似乎未能有實質結果。過去研究顯示,聖嬰(特別是東太平洋聖嬰)可能會促發秋季時西太平洋-南中國海鄰近區域產生順時針風場的高壓環流,其影響會持續至隔年春季。我們推測這個環流導引的西南風與海溫變化,很可能會影響金門地區濃霧的產生,然而,就我們所知,過去並沒有研究針對金門地區濃霧現象與聖嬰現象、海溫、風向間的相關性進行探討。本研究證實上述變項間是具有顯著性的相關性,亦發現,當東赤道太平洋海水的水溫在秋季時有明顯的上升(聖嬰年)時,半年之後(隔年春季),金門的起霧天數會變得比往常還要多10到20天。

選擇相對論-探尋零元魔力的極限

消費者面對同類性質之高低價兩商品,當低價商品從原價降至零元,而高價商品同時等量降價時,消費者對低價商品之偏好將顯著增加,此現象稱為「零元效應」,因確定性效應、損失規避及稟賦效應造成。故本研究目的驗證零元效應的強度與成因,並實驗零元效應在不同消費領域、族群是否皆成立;設計不同族群受試者、實驗情況及品項分類,進行零元效應的極限測試。實驗具兩階段,形式分實際購買實驗及選擇實驗進行,其中皆設計各種變項之實驗組,對照其差異。實驗結果使用Wilcoxon 等級和檢定,並與 Dan Ariely (2007) 實驗結果進行比較,發現其差異不大;而在零元效應的極限方面發現除「必需品」外,其他品項皆存在零元效應,且受試者性別、年齡、地區不影響零元效應之強度。

兩正n邊形所圍2n邊形交錯邊的m次方和

本文主要探討兩全等正n邊形之n個邊所在直線所圍2n邊形之交錯邊的m次方和關係,參考資料[1]中的原始問題為:『平面上△ABC與△A1B1C1為兩個全等正三角形,且AB與C1A1、AB與A1B1、BC與A1B1、BC與B1C1、CA與B1C1、CA與C1A1分別相交於P、Q、R、S、T、U等六點,又六邊形PQRSTU未落在兩正三角形外部時,則PQ2+RS2+TU2=QR2+ST2+UP2。』我們發現兩組線段的一次方和亦相等,接著推廣到正方形與正五邊形。我們也考慮正n邊形的兩組線段的一次方和與二次方和,並發現如下的規則:『當0≦m≦n-1時,兩組線段的m次方和亦相等;而當m≧n時,雖然兩組線段的m次方和不再維持恆等,但在滿足特定的條件下,還是有機會相等的。』