全國中小學科展

高級中等學校組

池塘的秘密—水體的有氧運動—水中溶氧量與奈米氣泡研究

本研究旨在探討埤塘水質的含氧量,其是否超出定溫下的飽和溶氧量,觀察各個不同的水域溶氧量的差別,可大致看出該水域的生態形式。藉由模擬埤塘水,來避免一般水質的其他物質影響測定,我們推測埤塘裡的藻類是以奈米氣泡的形式來釋放過多的氧氣,使其達到過飽和,因此我們以超音波震盪產生奈米氣泡,改變不同的作用時間。發現當溶氧量到一定的程度以上,再繼續通入氧氣並震動所溶入的氧氣含量不會再顯著上升,而是在一定的區間內上下停滯,即奈米氣泡溶液達到該溫度下,最大的奈米氣泡含量,模擬結果顯示,若埤塘並沒有流動,是可以產生奈米氣泡來增加其氧氣含量,與後來進行的實地測試相符。而水中生產者越多,水體較為靜止,可測出較高含氧量。

聲聲不熄--熱聲效應之探討

本實驗以試管、鋼絲絨、酒精燈為主體,將鋼絲絨放入試管做為發聲裝置,並以酒精燈加熱試管,使鋼絲絨兩端產生溫差,而後產生音波,利用音訊分析軟體進行錄音、分析,搭配溫度感測器記錄、分析溫度,藉以探討 此裝置發聲的成因以及相關參數對其聲音的影響。 本研究分析了裝置發聲之過程,並製作五種變因,分別為鋼絲絨密度、試管口徑、試管長度、鋼絲絨位置以及 試管與火焰距離,並統整出四點通則1.溫差與分貝有直接關聯2.發聲與熱穿透深度、堆棧位置和空氣黏性有關 3.綜合熱穿透深度以及空氣黏性,發聲效果較佳者,會有上升速率快下降速率慢的特性4.堆棧所在位置之空氣塊移動及壓縮性,影響其音量、發聲時間與上升下降速率。

圓內接正多邊形的線段定和

托勒密定理可以證明在正多邊形的外接圓上任取一點,此點到遠頂點的距離和與到最近兩頂點的距離和之比值為定值。為了方便討論,不妨設此動點固定在正多邊形之外接圓的某一弧上,則不論奇偶性,我們發現圓內接正多邊形的線段定和之特性。同時發現:奇數邊數正多邊形,當邊數2n+3以上時,會滿足此動點到奇頂點的距離2n+1次方和與到偶頂點的距離2n+1次方和相等。無獨有偶,偶數邊數正多邊形,當邊數2n+2以上時,會滿足此動點到奇頂點的距離2n次方和與到偶頂點的距離2n次方和相等。

超臨界流體製備韭菜籽萃取物碳化微胞及其潛在應用

本研究利用二氧化碳超臨界流體萃取韭菜籽並進行分析,主成分為脂肪酸,以亞油酸比例最高而棕櫚酸次之。再利用綠色合成方法製備碳化韭菜籽萃取物,其有豐富的官能基、激發波長相關光致放光之特性相似碳點。此碳點於適當的條件下,在水中會自組裝形成分散性、穩定性均佳的碳化韭菜籽萃取物微胞(CLSEMs)。以ABTS進行抗氧化測試,證實微胞具有自由基清除與抗氧化效果;對Co2+有最佳的感測選擇性,最低偵測極限為1.7 μM,且成功首創將抗癌藥物順鉑修飾於碳點所形成的微胞上,鉑金屬載量最高可達4.7%。因 CLSEMs具有有機長碳鏈,有機會提高藥物穿過細胞膜之能力,以利順鉑與 DNA 鍵結,有發展成新型抗癌藥物之潛能。

報紙房地產廣告數量與社會意涵分析—以2020年自由時報為例

本研究以2020年自由時報房地產廣告為範圍,探討房地產廣告數量、出現版面、頻率與內容的社會意涵分析,以數量統計與內容分析為方法。研究顯示房地產廣告數量、版面,居商業廣告之冠,出現頻率以週五、六、日最高;假日、農曆七月及新冠肺炎疫情嚴峻或趨緩,皆會影響廣告數量;房地產廣告內容常將有房產視為人生勝利組,男性被塑造成認真專業,女性則熱衷享樂,女體更是廣告中為吸引目光而被凝視的客體,隱含階級、性別不平等;廣告對家的樣貌以異性戀為訴求,也許反映對非異性戀家庭的視而不見與擔心其成為鄰居的恐懼;廣告透露家庭成員權力的不對等,事業有成的爸爸位階最高;最後,廣告出現歐美國家地名、白種女性,透露仰望優越他者的社會意涵。

「皂」化弄豆-探討肥皂對綠豆生長影響及因應對策

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響,藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示,不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制,添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」,使用 EV3作為控制程式,監控植物生長環境,以水質的三個變因做為監測對象:導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L),監控到水質低於下限或高於上限時,透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應,改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

金目鱸加工副產物水解後胜肽之抗發炎能力分析

本研究以金目鱸(Lates calcarifer)加工副產物 (含魚頭、魚骨、內臟及殘餘肌肉) 為研究材料,以不同水解酵素進行水解成為胜.後,進行細胞毒性試驗及胺基酸組成分析,最後探究其抗炎症能力。結果發現以4%木瓜蛋白.水解48小時後具有最佳水解率。該水解後胜.濃度0.5 mg/mL以下並不具有細胞毒性,其胺基酸組成以疏水性胺基酸為主,佔總量的47.86%。以分子篩進行胜.初步分離,證實0.25及0.5 mg/mL 10~30kDa之水解後胜.,可顯著抑制LPS刺激RAW 264.7小鼠巨噬細胞所產生的一氧化氮自由基及前炎症細胞激素-IL-6、IL-1β及TNF-α mRNA表現量;0.25 mg/mL 10~30kDa水解後胜.亦可提升抗炎症細胞激素-IL-10及IL-12 mRNA表現。上述結果證明金目鱸加工副產物水解後胜.具有良好的抗炎症能力。

Smart Umbrella Sharing System

我們居住在被稱作雨都的基隆,2019年平均將近有200天都在下雨。工廠、汽機車所排放的廢氣、二氧化碳會造成空氣汙染。而空氣中的懸浮微粒影響雨水,就變成現在俗稱的「酸雨」,酸雨對人類來說,可能會引起過敏、甚至頭皮發癢。 因此我們發想了一種雨傘租借的方案,來解決急需雨傘的狀況。 本作品能達到: (一)、使學生證可以進行租借認證及狀態顯示。 (二)、借用與歸還雨傘功能傳回伺服器,紀錄歸還與借用狀況。 (三)、架設AP及PHP來達到甲地借用,乙地歸還的功能。 (四)、RFID扣款系統,達到租借扣款的功能。 (五)、運用MCS雲端監控系統,了解目前溫溼度以及下雨狀況。 (六)、製作APP查詢學校目前溫溼度、下雨狀況以及租借雨傘情形。

被動式可調螺距風力渦輪葉片功率分析

本研究實驗有兩項重點,第一項利用可變電阻改變通過發電機的電流,利用其斥力調控發電機與渦輪葉片轉速,以達到最佳功率輸出。 第二項重點為開發創新被動式可變螺距葉片。此可變螺距裝置無需使用伺服機控制螺距,完全使用空氣動力被動調控葉片螺距角,當剛啟動時螺距角設定在45度,使得低風速下仍極易開始旋轉葉片,在高轉速下此被動式迅速調降螺距的葉片,其螺距角幾乎與旋轉面夾零度。經實驗證實,被動式可調螺距的葉片功率至少為15度固定螺距的135%,特別是在低風速下仍可以輕易啟動,其功率更是固定螺距的180%,除了能達到極好發電功率。針對風速弱或者風速不穩定的環境下,被動式可變螺距是極佳選擇,特別是中小型的風力發電機。

釉色-千年釉彩工藝應用于間接燈光照明色溫及演色性之研究

一般將螢光粉覆蓋於LED上,受光激發而產生各色光,直接照明的光轉換效率高,缺點是極刺眼。本實驗研究LED的間接照明,利用已發展千年的釉藥調製技術和材料,以塞格式、一維二元...常見調釉藥比例的方式,結合現代科技分析方法,應用於LED以產生漂亮又不刺眼的間接燈光,亦具有高藝術價值及實用性。 研究結果成功依需求自製低色溫(暖色系)或高色溫(冷色系)的「反射式」高演色性熒光釉,避免接觸高溫晶片而使螢光粉劣化,得到間接燈光的最佳化曲線。陶瓷耐高溫、易散熱而且釉藥能保持 長時間不會退色、千年不壞。釉藥學千年來多應用於瓷器上,近年部分用於LED的螢光粉。本實驗堅持傳統用於瓷器藝術,又援以新科技LED,使其兼具現代實用需求及工藝美學。