高級中等學校組

本研究自行組裝微型滴定裝置，建立常見指示劑(甲基紅、酚紅、酚酞及廣用試劑)之酸鹼滴定模組，運用實驗開發的像素分析法，由像素加總值與滴定體積之程式推知當量點體積，所有實驗誤差均不超過0.30 %，具有高準確度，且此實驗模組之濃度檢測極限可達10-4 M。將微型裝置應用於指示劑解離常數的測定，測得甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚酞之pKa分別為4.95、7.11及9.40，與理論值幾乎一致；進一步以RGB值二次微分找出指示劑更精確的變色範圍，如甲基紅在[HIn]⁄[In^- ] >7.65時會完全呈現酸型顏色、[In^- ]⁄[HIn] >6.55會顯現鹼型顏色，其變色範圍為pH 4.06~5.77。本研究成功簡化傳統滴定與解離常數測定的實驗步驟與器材，達到簡潔、可監測之綠色化學願景。

使用醋酸鋅及醋酸錳的金屬離子電解液建立自製的鋅錳液流電池循環系統，透過負極Zn/Zn2+及正極Mn2+/MnO2的氧化還原反應，成功實現無隔膜的可充式鋅錳液流電池。在電解液濃度實驗中，觀察到較濃的Mn2+濃度會增加MnO2的沉積，有較好的充放電效率。在不同pH值的實驗中，發現pH= 6~6.5的醋酸根電解液，有最佳的鋅錳液流電池充放電庫倫效率及能量效率，分別達80%及40%以上。使用加入更多硫酸根離子pH< 5的酸性電解液，雖有稍高的放電電流，但會提早耗盡MnO2使充放電效率降低。電極擺放方向的實驗結果，顯示平行水流有較佳的充放電效率，此外重複充放電實驗也證明醋酸鋅錳電池可保持極佳的庫倫效率，有很好的再現和穩定性，實驗結果將有助於未來鋅錳液流電池的進一步研究。

許多人在駕駛交通工具時常會速度太快，不放慢速度便會使車禍發生機率大幅提升，在巷弄裡更是如此。許多車禍都是因未注意來車所導致，所以我們想出了在路口裝設感知器，用來感知是否即將有車輛靠近以用來提醒駕駛人，雖然在某些路口會裝設凸面鏡，但還是有駕駛人會忽略，所以我們利用感知器搭配手機APP，當車輛靠近路口且有來車接近，手機便會發出聲響與震動，來提醒駕駛，相信這會比凸面鏡更有效果。

俗話說「資源再利用，環境永常青」，本研究取樣淺焙及深焙咖啡渣與茶葉渣經過不同時間發酵後當作肥料進行白菜植栽顯示，白菜種籽較適合於酸性咖啡土中發芽，而茶葉渣土壤pH值相對較鹼，雖會延緩發芽，但因土壤富含營養，於成長後期更有利白菜生長，並以發酵2週土最佳。實驗中擇優取淺焙咖啡土與茶葉土混合當肥料，最佳可獲得比淺焙咖啡土高出5.17倍的成長。進一步讓白菜先於淺焙咖啡土發芽後再移植至全茶葉土，成長速率可達淺焙咖啡土的15.8倍。此外，富含鉀離子的茶葉土所種植的白菜能透過減少葉片氣孔數、使澱粉代謝，並藉由根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓變化，以增加根系與葉片對抗鹽逆境與缺水的問題。本研究利用適化咖啡土pH值與茶葉土養分相互搭配，可有效縮短發芽時間、大幅增加產率，並提升耐鹽抗旱能力，除有助活化廢棄物外，並可提升農業競爭力。

在農業生產過程中，溫濕度、日照強度、土壤水分、肥料...等諸多因素，對作物生長狀況有決定性的影響。這些自行種植者，簡易方法可以參考氣象單位的測候資料，進階的方式則是智慧化，在種植場域加裝攝影機、感測器，如圖一所示架構。智慧農業的優勢有： 自動化監控，精確控制，降低生產風險，提升質量及產量； 降低人力耗費，提高效率。 在本研究中，我們以物聯網技術，結合影像串流，製作了農業用的監控系統，可以手機遠端影像監控，功能包括即時影像觀看、自動灑水、噴藥(或施灑液態肥)和施撒固態肥料等功能，協助農民耕作更比較方便，同時也加強產品品質。成品將以小型化溫室容器之自動化控制為目標，同樣的架構可以擴大至較大型溫室及農地建置。

本文由六個結合tan-1的等式及其所搭配的無字證明圖形出發，結合多邊形的性質發展出新的圖形，並以向量以及三角函數佐以證明tan-1與多邊形的全新等式，並且討論四邊形中四個角的不同狀況以得出不同定理。本文最大的價值在於:我們將國中學過的鏢形三內角相加等於一外角的特性加以運用到四邊形，並結合高中所學的三角函數以及反三角函數和利用了方格紙將圖形座標化後以內積公式去求出各個條件下四邊形的一般式，因此我們能夠利用此一般式快速地利用座標來去算出不同四邊形的關係式。而本文最大的特色在於，我們將大部分國中及高中所學知識融會貫通後，將其運用在我們報告中，且在本文中我們利用了假設各點並小心的驗算列出了各圖形在各個條件下的一般式。

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質，以及與螢光分子的交互作用，來製作小巧的氣體感測裝置，以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分，首先為「有機相螢光複合材料之合成」，我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製，以最佳化其感測性能；其次為「微小化自組感測裝置之製作」，我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路，並用3D列印技術印製標準化感測器；最後一個部分為「氣體感測數據分析」，以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強，重複數次，以要求感測的再現性，並改變感測濃度，以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後，我們分析數據，以深入了解此種材料的感測性質。

疫情期間各地家暴、離婚負面社會現象顯著增加，而攻擊性情緒可能是造成此現象的重要原因之一。如何快速掌握人們情緒變動，提供有效配套措施，為當務之急。本研究利用人工智慧神經網路模型，訓練其分辨攻擊性情緒，快速分析大量社群媒體資料。以此模型分析全美各地在不同時間發出的推文，即時判斷疫情下各地攻擊性情緒的變化，發現疫情開始後，整體攻擊性情緒急劇增加，且封城下的民眾相較未封城者呈更高的攻擊性情緒。再來，本研究以固定效應模型的統計大數據分析，證實封城與攻擊性增加之因果關係，為理解疫情中人們攻擊性情緒變化的成因作出重要貢獻。提供心理學或精神醫學大範圍、快速、低成本的研究方法，以快速掌握人們情緒模式，研擬對策。

本研究開發一種檢測水質之創新技術，利用電化學阻抗分析 (Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)檢測水樣中微量銅離子。我們將檢測出的阻抗頻譜圖形套入對應的等效電路模型中，可得到溶液與電極表面之電荷轉移電阻 (Rct)，並藉此推估溶液離子的濃度。本實驗研究確知：當銅離子濃度( [Cu2+] )愈低，溶液的Rct值越大，-log[Cu2+]與Rct 呈二次函數且與√(Rct )呈線性關係。溫度越高，溶液的電阻值越小，兩者呈線性關係。我們進一步採用平面 (2-TBA)、長鏈 (11-MUA) 及短鏈 (3-MPA) 三種硫醇分子進行電極表面改質，實驗結果顯示11-MUA與3-MPA硫醇分子皆對銅離子具有高度選擇性，其中11-MUA改質電極的量測極限可達0.0019 mg/L，且靈敏度較佳。本實驗研究量測模組具有優異的離子辨識能力，可實際應用於環境水質中銅離子之檢測。

在一個旋轉的圓環內，當將鋼球放入其凹槽內可發現，在某些情況下，鋼球會沿著圓環向上運動，但在某些情況下，鋼球卻只是待在原地。本實驗不僅改進了實驗架設，也透過改變各種變因發現鋼球有許多不同的運動效果，並大致分為三階段，進行更深入的討論。之後利用程式模擬並逐步加入模擬修正，從起初的理想情況，到後面考慮旋轉、阻力等等，使模擬與實驗更為相似，也證明了理論之正確性。同時也利用VPython動態模擬，與實驗進行動態比較，更加完整的了解鋼球運動的效果。