高級中等學校組

本作品三位成員中就有二位家中有用藥問題困擾，起因皆為年紀大、易忘記且有慢性病等特徵，於是使用微控制器製做出能協助提醒病患服用藥物的智慧裝置。許多病患常忘記服藥或是重複用藥，三餐不定時更加深正常服藥的困難度，因錯誤的用藥時間而導致其他的併發症。 於是利用藥盒可以定時控制每一次藥物，每到吃藥時，藥盒便會旋轉至出藥位置，同時發出警告聲響與警示燈，提醒患者吃藥，並同時傳送訊息到病患和家屬的手機中，讓家屬可以知道病患吃藥的時間到了，家屬也可以透過Android手機App事先設定提醒時間。在藥盒內裝有人體紅外線感測器，當手停滯在藥盒下面大約 2秒時，藥盒感應到時，藥便會自動往下掉在病患手中，且可以避免病患只挑幾個藥吃的情況。

一個裝有水的玻璃杯，用喇叭撥出大聲的聲音，便能觀察到共振的現象發生，玻璃杯將會不停的震動，甚至導致破裂。本研究將會藉由傅立葉轉換(Fourier transform)來分析玻璃杯的振動頻率組成，並進一步探討頻率峰值的來源。另外我們也研究了不同水位的高低以及液體密度對於共振頻率的影響，並以能量守恆的觀點進一步推導出玻璃杯的振動方程式。最後我們也觀察到了higher harmonic，並且發現non-linear dispersion relation的現象，顛覆了我們常對於 f∝n 的觀念。

本作品研究空氣冷淬效應於氮氣常壓噴射電漿碳布改質之影響，改質碳布並應用於聚苯胺-奈米碳管複材超級電容。操作常壓噴射電漿處理碳布時的氣體通過石英管內外流速差造成壓力差(白努力定律)將環境中空氣引入噴射電漿下游同步和氮氣電漿高反應性粒子及碳纖維進行反應。由XPS分析結果，無論有無空氣冷淬，常壓電漿處理有效可改質碳布碳纖維，在碳纖維表面產生含氧官能基且有滲氮效果，改善碳布親水性。無處理碳布具有高水接觸角，電漿處理後水珠完全滲入碳布。引入環境空氣處理的碳布具有較高量含氧官能基，即空氣中氧氣有效參與反應。高親水性的碳布電極可增加和電解液接觸面積，降低介面阻抗，增加電容值。常壓電漿處理可有效增加電容值。

廢棄乾電池之碳棒可為惰性電極之材料，鋅殼材質可當作一般鋅片使用，電解質經純化過程所得之錳氧化物，與一般實驗室之二氧化錳對雙氧水之分解催化能力相當。以電子天平連接電腦紀錄重量隨時間之損失量可用來定量一些化學反應之反應速率。反應溫度每升高10℃，則反應速率增加2倍之說法有活化能大小及溫度適用之限制，利用阿瑞尼士方程式可計算出MnO2催化H2O2之活化能值約75 KJ/mole，鋅片加鹽酸活化能為60KJ/mole，大理石加鹽酸之反應活化能值41 KJ/mole。碘鐘反應微量化實驗有其實際執行上之困難，而以改良型光敏電阻實驗可得到此反應速率定律式為r=k [IO3-][HSO3-][H+]，且該反應之活化能為34.7 KJ/mol，而在溫度20.4℃升高至29.4℃時，理論與實驗皆證實其反應速率增加為1.5倍。

在台灣化學教育網路期刊裡面有一篇題目為「使用鋅-空氣電池教學實驗驗證法拉第電解定律」，使用鋅-空氣PR44電池（zinc-air PR44 batteries）簡易組合裝置來檢驗法拉第定律，我們重複這個實驗得到更有效的結果。我們運用「勒沙特列原理」，探討鋅-空氣電池電壓與氧氣濃度之間改變的關係，研究是否能利用鋅-空氣電池設計出低濃度氧氣警報器。經由電壓計與氧氣濃度偵測儀，測量出氧氣濃度變化與鋅-空氣電池的電壓變化之檢量線，且自行設計出可調式氧氣濃度警報器，材料花費大約600元，成功建立鋅-空氣電池的電壓與空氣中氧氣所佔百分比的變化關係，可以使用於生活中需要氧氣濃度監控的情境，未來還有許多延伸的利用方式，並進一步將本研究成果申請台灣專利。

一般地下室或公共空間，為防止火災的發生，都會安裝有自動灑水(或另加泡沫)系統，當遇到火災發生初期時，如現場有人發現後，可由人工方式，即時開啟該區塊設於牆壁上的手動啟動閥門開關，該區塊的消防主水管一齊開放閥閥門會打開，主水管內的壓力水會經灑水頭噴出，主水管內的水壓下降，會促使控制室內的壓力開關動作，或主水管的水流會促使水流偵測器動作，使得控制抽水機馬達啟動，繼續將水槽內的水送出，到灑水頭噴出滅火；如無人即時發現火災時，等火勢起來後，現場處於高溫或煙霧濔漫後，一般會安裝有溫度感測爆破型玻璃球閥，由玻璃球閥爆破代替手動啟動閥門開關，促使一齊開放閥閥門打開滅火，這些是常見的火災自動灑水系統的運作模式。

從環保署2015~2017年報中，全國酸雨（pH值小於5.0）比例最高在萬里及觀音站，全國鹼雨（pH值大於7.1）比例最高在崙背站。經統計分析後，我們發現以下結論： 一、 觀音和萬里站都是離海近且較無當地污染源的背景站，酸雨的污染源應是外來的，冬季的致酸汙染物可能藉由東北季風到達臺灣，使得酸雨比例高達90%。 二、 鹼雨的原因主為工業化學排放的物質所造成，也可能與降水量、PM2.5、PM10有關，研究分析得到崙背鹼雨與降水量、PM2.5、PM10的相關性偏弱，可能和其他原因有更強烈的相關性。 三、 強降雨事件發生時，雨水酸鹼值和降水量、PM2.5、PM10的關係更為微弱。

鱟在海洋悠遊4億多年，牠能存活至今的謎團尚未完全揭露。本實驗利用形態學、化學分析、物理力學和微生物學等方式探究三棘鱟（Tachypleus tridentatus）自體螢光現象。 首次發現鱟受紫光（400nm）照射會有自體螢光現象，且鱟殼內的膠、柱狀支持性構造亦有螢光表現。接著，以有機溶液對鱟殼螢光物質作萃取，並分析萃取液中的光譜特性，得其可吸收405nm光源並發散出480~490nm的藍綠螢光。進一步利用薄層層析法比對蠍子的螢光物質，結果顯示鱟殼中螢光物質的Rf值與β-咔啉相近。最後，依螢光物質分布位置和《本草綱目》曾記述鱟殼入藥，設計耐壓及抑菌兩功能性實驗，證實鱟殼中螢光層具有物理、化學屏障功效。我們衷心期盼本研究能吸引世人目光，並喚起大眾共同保育金門三棘鱟！

為了尋找環保能源，我們從事回收避震動能的研究：利用簡易材料設計組裝，將避震作用時液壓往復流動所產生的動能，推動威爾斯渦輪發電，成為複筒式液壓避震發電器，並就現有的基礎加以改良，有了新的發現： 1.控制適宜的扇葉盤外徑、葉片數量、葉面阻推點、葉片厚度、通氣比等，可以有效提高渦輪運轉效率。 2.調整發電負載所產生的阻尼強度，可提供不同程度避震強度的需求。 3.複筒式的雙向水流，可以有效提高渦輪轉動的連續性 實測發現：發電負載與避震強度的相互作用，可將避震時消耗掉的動能轉化為有用的電能儲存，過程中還能達到舒適騎乘與環保無碳的目標。可說是小兵立大功，解決能源問題，更帶來舒適與安全。

本研究以數學上的Burnside’s Lemma思維，利用排列組合結合化學領域中的群論概念，應用在計算取代基可被替換的化學結構，所具有的異構物數量。 針對環狀共振(例如苯環)、環烷、直烷…等分子結構，推導出任意取代基種類與數量不同時，所對應的化學異構物數量公式。 推導完公式後，將CnHx中x個H的位置改成給定的取代基種類與數量時，然後系統化異構物數量的處理流程。最後再針對典型分子的化學點群，給出其對稱的數學排列群樣貌，作為各式計算的背景資料。