全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

國中生的清澀柿件

秋天的柿子令人垂涎欲滴,但如果吃到未處理的柿子,會讓舌頭酸澀麻木。進入國中學習到科學方法與媒體辨識,我們想找出讓牛心柿由澀味變美味的方法,並驗證祖傳及網路流傳的「柿子脫澀」的方法是否為真。由長輩種植牛心柿的經驗,我們設計實驗,探討浸泡液溫度、種類及攪拌與否對牛心柿脫澀的影響,也採用混果、刺傷、沾點蒂頭等變因。脫澀的表現以口感紀錄暨以自製氯化鐵試紙和單寧反應後的顏色變化紀錄。實驗中我們發現:1.常溫下以氣泡水浸泡柿牛心柿脫澀效果最佳;2.混果或刺傷能催熟牛心柿,但無法脫澀,證實網路流傳果實軟熟可減低澀味的說法為偽;3.網路流傳及前人經驗的傳承不一定為真,必須經過科學方法的驗證或改良。

叱「渣」風雲-廚房廢渣再利用

學校五年級上學期的種植實驗中發現校園植物區的土壤太硬,因而思考加入廚房廢渣加以改善,但常見的廚房廢渣除了種植外,在驅蟲、吸濕、吸油也有效果,本研究選擇咖啡渣 、茶葉渣、蛋殼、甘蔗渣進行實驗。 研究結果發現:在種植方面,蛋殼與培養土比例2:8最佳,甘蔗渣與培養土比例3:7最差;而咖啡渣與培養土比例3:7及甘蔗渣與培養土比例2:8時,莖的生長長度最長;茶葉渣未觀察到因比例不同而不同的現象。廚房廢渣在驅蟲能力方面,咖啡渣最佳;吸濕能力方面,甘蔗渣最佳;吸油特性方面,甘蔗渣最佳。蛋殼除了在種植方面有耀眼成績外,在研究的另三項表現都最差。 經本研究探討這四種廢渣後,我們發現廚房廢渣一點也不廢,全是寶啊!

音酵交響曲~探討音樂對酵母菌生長的影響

音酵交響曲探討酵母菌與聲音三要素的互動關係。本文主要研究音色、響度、音調與酵母發酵之變化情形,利用不同聲音刺激探討對酵母發酵過程是否產生影響。在控制組樣本中,酵母發酵過程大概會在50-70分鐘達到高點,並隨時間而逐漸下降。在木琴組別處理之下,發現木琴低音小聲處理之下效果最好;在胡琴組別中,以胡琴低音中聲處理下能提升發酵效果;在鋼琴組別中,在鋼琴高音大聲中能提高酵母發酵體積;在低音組別中探討響度的變化,發現小聲對酵母菌生長最好;在小聲組別中探討音調的變化,發現低音對酵母菌生長最好;在低音組別中探討音色的變化,發現木琴對酵母菌生長最好。故音色、響度、音調確實可以影響酵母的發酵速率。

魅力「柿」「澀」--擋「布」 住的誘惑

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行,我們則是廢物利用,把無法食用的澀柿餅煮成溶液,探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析,並用pH計記錄各溶液的pH值,柿餅溶液呈酸性,加入鹽酸後呈粉橘色,RGB中紅色成分沒有明顯變化,藍色成分大幅減少,染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色,因濃度而有所不同,RGB中紅色成分大幅減少,藍色成分變化不明顯,染布呈棕色,兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色,布料呈褐色系,加醋酸銅定色,布料呈褐色中帶藍綠,水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。

蛋殼翻身之路~建築具蛋

研究中的蛋殼從實驗角度來看,在製作水泥樣本前後與砂調和水泥過程相同,甚至在加熱溫度變化、傳熱表現、隔音效果、抗輻射熱及防火測試都有優於純水泥及商業用水泥砂,其中防火測試的結果與碳酸氫鈉相同;再則從環境角度來看,在不同比例的水泥樣本中,雖然20%的蛋殼水泥各項測試最佳,但還有更高比例的樣本比商業用水泥砂好,因此,若能降低水泥用量也能降低製造水泥的CO2的排放量,還能解決大量蛋殼的問題。

以水換電—節能室內空間水冷降溫系統設計與效能探究

如何以最少的碳排放量,讓燜熱的室內空間迅速降溫?本研究結合熱傳理論及節能建築理念,設計以冷水循環來降低室溫的節能系統,並以空間比例1/6的模擬屋進行降溫實驗。從實驗結果發現:冷卻水管接觸面積越大、彎折越少流速越快,降溫效果越好,其中以回字型排列中央出水的冷卻水管,30分鐘內可將內部溫度降低8.5°C。同管徑的銅管與矽膠管降溫效果,因冷卻水溫高低而改變,低溫時銅管效果較佳。三種循環水桶冷卻方式中,採用冰磚冷卻即可保持冷卻水處於低溫狀態,達到良好的降溫效果,可整合綠能或河水、地下儲水系統等低碳排自然資源,進行冷卻水的降溫及更換,降低冰磚的使用量,以減少系統電能消耗,達到節能減碳的目的。

拍「粄」定案,「條」出健康!

我們嘗試在在來米粉中添加不同種類及比例的澱粉、不同水量,找出接近市售粄條軟硬度、抗拉力的製作配方,並使用澱粉酶分解澱粉轉化成葡萄糖的方法,自製α澱粉酶檢驗抗性澱粉含量是否受保存條件影響而增加,希望享受美食同時能減少熱量吸收。研究發現在來米粉加入20%糯米粉,能煮出與市售粄條軟硬度、抗拉力最接近的粄條,研究中使用的各種澱粉都無法煮出抗拉力與市售粄條相當的粄條,可能與市售粄條的食品添加物有關;將自製粄條放入冰箱以3°C冷藏48小時,就能得到與未經低溫保存粄條相比,以自製α-澱粉酶溶液檢測減少約10%熱量的粄條。

小瓜立大功-絲瓜絡植栽盆效用之探究

絲瓜絡有吸水、透氣的特性,我們用絲瓜絡、石膏並添加蛋殼與水泥粉來製作絲瓜絡植栽材,以飽和吸水量、飽和含水率、釋水速度及耐用性來檢測絲瓜絡植栽材的特性。 從實驗結果發現:(0.5 cm)3絲瓜絡植栽材吸水性佳,其次是粉末絲瓜絡;粗、細纖維絲瓜絡間飽和含水率差異不大;5g細粉末絲瓜絡植栽材吸水特性較佳。有使用過絲瓜絡吸水效果最好;添加粗粒徑蛋殼植栽材飽和吸水量最多;添加15g白水泥的飽和吸水量及含水率為最佳。5g細粉末絲瓜絡+5g粗粒蛋殼+15g白水泥+35g石膏粉及50ml蒸餾水為植栽盆的最佳吸水性、耐用性配方。絲瓜絡植栽盆+絲瓜絡植栽材所種的三色菊生長高度最高、土壤保濕度最佳。以絲瓜絡植栽盆種植的小白菜苗生長率比用黑軟塑膠盆的小白菜苗高。

「維」淨化~纖維材料淨水之探討

本研究的啟發主要是由於2021年台灣發生嚴重缺水危機,引起我們去探究是否有方法可以讓校園內打掃拖地使用後的拖地汙水得到過濾淨化,以便我們能將拖地使用後的汙水進行回收再利用。 本研究的目的是利用校內可以取得的材料,來製作濾水裝置,且我們的濾水裝置不同於常見的重力濾水方式,而是以纖維材料藉由毛細現象來完成過濾水質的效果,並製作一組簡易水質濁度檢測機來檢驗水質,發現自製濁度機照度數值愈小,水質愈混濁;照度數值愈大,水質愈乾淨。 研究結果發現使用簡易纖維材料對汙水進行過濾或許是可行且低成本的方法,且我們藉由各項實驗的數據發現,不同的濾材設定會對於濾水效果造成不同的影響,並使用我們自製的濁度儀器來確認結果。

「三寶」的重生~寶特瓶變身3D列印線材之研究

本研究探討了使用回收塑膠寶特瓶製作PET線材的可行性。我們設計了數個不同功能的模組並使用TINKERCAD 3D建模軟體進行了優化,使過程更為穩定和高效,同時也考慮了減少廢棄物的製造量,以達到節約成本、保護環境的目的。 研究發現,為了得到品質更佳的成品線材,需要在生產過程中控制PET條寬度均勻性、拉線速度、加熱頭溫度、加熱塊支架變形和加熱塊溫度浮動等因素,以確保成品線材的品質。此外,本研究也嘗試將所有模組整合在一個平台之上,探討製作出一台具有全功能機器的可行性。 最終,本研究成功實現將使用過的寶特瓶變成PET線捲的目標。未來,我們將繼續優化該機器的設計,增加自動化程度,並探索更加環保的製作方法,以達到更加可持續的生產方式。