全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

酵傲天際──天然水果酵母與麵包黴菌的火花

實驗發現檸檬酵母液的pH值變化量最大,木瓜酵母液甜度變化量最大,而由比例四1(18g): 4(72g): 1/2(10g)的pH值及甜度最低。以蘋果酵母製成的麵糰體積最大,香蕉延展性最佳。不同比例的水果酵母所製成的麵糰依不同水果延展性與體積不固定,其中大多數以比例(3) 水果:水:糖=2:2:1/2體積最大,比例(2) 水果:水:糖=1:2:1/2延展性最佳。橘子酵母麵包幾乎都沒有發霉,而其餘水果酵母大多以比例(4) 水果:水:糖=1(18g):4(72g):1/2(10g)發霉面積最小。依品評結果可發現,檸檬酵母麵包為整體性最佳的麵包。

彈鳳說酵~醃漬與接種發酵之交手

查訪坊間傳統製作鳳梨豆醬經驗,以鳳梨:鹽:糖:冰糖:豆麴=10:0.8:1:0.5:0.33比例製作,探討醃漬加上接種發酵的發酵環境、糖與鹽的功能、變革坊間傳統製法以及鳳梨肉質和糖酸比,討論發酵歷程的糖度、酸鹼值及乳酸量發展。發現常溫、陰暗、壓製、密閉的發酵環境,以及鹽從6%減至3%、糖從12%減至6%的半糖半鹽變革製作方法,糖度消耗比傳統製法高(發酵21日傳統方法耗損3。Brix、變革方法6。Brix)、乳酸累積量也比傳方製法多(發酵21日傳統方法乳酸量1.035%、變革方法1.152%),而品評結果也顯示變革方式勝於傳統製法,這種變革的鹽糖減半、陰暗及壓製的製作方法讓鳳梨豆醬更健康美味。

「電」擊「污」散

本研究利用電解反應技術來探討含水污泥脫水之效率,由於處理污泥的成本往往過高,而電解反應脫水能有效降低其成本。一般帶濾式機械設備脫水後含水量通常超過50%,且裝置龐大十分耗電。而我們利用簡易的裝置,以小型電解反應進行實際脫水,在18-36v的電壓下,進行2hr脫水處理,其脫水效果目前可達到31.3~45.1%。而在含有重金屬的電解液中也能達到30-40%的脫水效果。最後我們改以垂直式的脫水裝置,其在陰極脫水效果更能達到40~50%,值得進行後續污泥脫水的研究。

生質環保「袋」著走

塑膠垃圾汙染日益嚴重,為了替環境盡一份心力,我們決定研究生質塑膠膜。使用玉米澱粉和明膠為基底製做生質膜,調整各項材料比例,再進行拉力、吸水能力等物理特性及燃燒、土壤掩埋分解測試。發現自製生質塑膠膜的張力能夠高於市售塑膠;燃燒後質量縮減率也可達100%;經土壤掩埋一週後即可完全分解。 我們依據自製生質塑膠膜各種特性考量,選出最佳比例:[0.5%甘油水溶液100mL+2g明膠+2g玉米澱粉+1.5mL醋]生質膜,將其製成餐具外包裝、塑膠背心袋、鉛筆袋、物品外包裝等日常盛裝非水性物品之塑膠袋,證實自製生質塑膠膜可以達到和市售塑膠一樣的包裝及承重效果,丟棄燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量;經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解,達環保目的。

瓶水相逢的擺攤人生-研究蹺蹺板成為翻水瓶工具的可能性

能夠成為一個適合拿去擺攤的遊戲器材,是這個實驗的最大目標。本次研究主要探討水瓶翻轉之後能順利直立落下所需的力道(重物放置高度)及水瓶中不同水量之間的關係,為了確保每次的施力不要落差太大,我們利用六下所教的簡單機械自製出一台蹺蹺板,作為擊打水瓶的工具,為了使這個蹺蹺板成為一個制式的工具,我們將抗力臂及施力臂的長度固定不變,並進行多次實驗。結果發現,以550毫升的寶特瓶(御茶園寶特瓶)為容器,瓶中水量高度為8cm的時候,1.5kg的重物從14cm的高度落下,打翻水瓶後成功直立落下的機率最高,最大可以到30%。

泉湧不止

本研究主要目的是利用國小四年級自然【水的移動】單元中【連通管原理】製作不需要電力的噴泉。藉由四個不同的實驗設計,讓我們更瞭解課程所要傳達的觀念;透過實際操作的過程,了解噴水高度、水位高低與噴嘴大小的關係,重現古希臘數學家希羅(Hero或Heron)所發明的噴泉 (Hero’s fountain)。 實驗(一): 水位高低與噴嘴大小對連通管噴泉的噴水高度影響。 實驗(二): 水位高低與噴嘴大小對希羅噴泉的噴水高度影響。 實驗(三): 藉由簡易的寶特瓶結構,實現希羅噴泉現象。 實驗(四): 藉由不同管路設計,設計可循環噴水的希羅噴泉。 本研究的驗證結果:實驗發現,水位高低、噴嘴大小,對噴水高度有直接的影響。同時也成功地藉由管路的設計,實現可持續噴水的希羅噴泉。

「冰清玉潔」 --- 「結冰法海水淡化系統」的設計

本報告研究加速結冰的容器與分析結冰、解冰過程,盼以高效能結冰容器進行海水純化,幫助解決水資源缺乏。依實驗結果提出建議:1.海水前處理:(1)溫度50℃到60℃時製冰效率最高。(2)海水稀釋至濃度1%,結冰速率最快,但涉及解冰實驗後發現,濃度高低(2%-5%)對海水鹽分影響不大。2.結冰容器設計部分:(1) 容器中段與底部是最佳溫差的接觸區。(2) 細長狀容器設計為佳-上方80%絕熱區,下方20%面積為吸熱區。(3)在容器中添加與開口面積比例25%之金屬凝結棒更能幫助海水傳導與對流。(4)採用上述設計的結冰容器,其結冰效能比不設計(對照組)高出6.72倍。3.解冰部分:(1)解冰範圍對水質鹽分無影響。(2)解冰時間越末段的水質鹽分越低,時間末段80%-100%的水鹽分可作為家庭生水使用。

底泥出清-阿基米德螺旋汲水器在水庫清淤上的運用

為探討阿基米德螺旋汲水器汲取淤泥的效果,我們設計出四組長為50 公分的螺旋,分別以螺旋內外半徑比、葉片數、裝置傾角、泥水比例和轉速為操縱變因,進行實驗。 實驗結果顯示,螺旋內外半徑比以 1/2 的汲泥效果最佳;葉片數以三葉片螺旋的效能較高;汲水裝置傾角則是傾角愈大汲取量愈少;泥水比例以泥水比為 2:1 的汲取量高於泥水比 1:1 的;轉速以120 rpm的汲取量優於60 rpm,且能突破傾角 40° 無法汲起淤泥的限制。 實驗中亦發現,只要水位高過螺旋前端的第一個腔室,即可順利汲取泥水;以汲泥效果最佳的數據估算,每24小時可汲起8公噸左右的淤泥。若利用本實驗成果進一步研發,有望成為在水庫積淤區域進行抽淤的利器。

玩美教室-綠濾植物好療癒

學校附近有煉油廠的大煙囪,隨風飄來的PM2.5是健康隱憂,所以我們自製主動抽氣式綠牆,以了解室內栽種綠色植物是否有助於改善教室空氣品質。研究後得到的重點有: 一、利用滯塵力佳的五種室內植物及廢棄課桌,自製主動抽氣式綠牆,既環保又能美化教室。 二、相較於密閉空間的PM2.5自然沉降,在主動抽氣式綠牆中放置非洲菫、嫣紅蔓、波士頓腎蕨時,能更快降低教室中的PM2.5濃度。 三、加快風速能讓主動抽氣式綠牆中的波士頓腎蕨有較好的吸附PM2.5效果,提高光照和使用霧化器加溼葉面的影響則不顯著。 四、在主動抽氣式綠牆中放置波士頓腎蕨,在4小時,風速2.8m/s,光照1840Lux,並使用霧化器適時加溼葉面的條件下,跟緊閉門窗後讓PM2.5自然沉降相比,PM2.5下降率可增加32%。

「管 淨 」自然涼 --- 隔熱隔音簾的設計

為解決教室拉窗簾而變昏暗的問題。我們運用透明吸管製作管簾,透過煙霧、光照及共鳴音量測試,尋找最有效隔音、隔熱及透光的管簾設計。實驗結果:1.管徑越小,對流越快。2.管簾太長,對流會變慢,最佳管長是120cm。3.受熱位置越低對流越快。4.吸管材質吸熱量太大時,會造成室內溫度升高,須增設屋內地板進氣孔及室內屋頂管簾排氣孔,促進室內排熱。5.入射角0度時管簾噪音隔絕效果最好,但吸管會產生共振。6.建議吸管內塗上深色油漆或貼布簾,可提高吸管上下溫差又可吸震。7.管簾連接處及裝設位置都需加橡膠等彈性材料介面,降低管簾對噪音的共振現象。未來可應用在改良玻璃帷幕大樓成為「透光通風降噪」的環保綠建築。