全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

最硬?最IN!北竿硬地馬拉松地圖全攻略

利用手機app、三角函數及Google map做「北竿硬地馬拉松」賽道長度與坡度的測量,並利用Excel將高度與坡度數據做成折線圖,串接成影片讓跑者可以在遠距離就做到北竿硬地馬拉松的賽前準備。透過Google表單統計跑者對於「事先預知賽道高度與坡度」等訊息對比賽是否有幫助,以及跑者對北竿硬地馬拉松「最硬(最難)賽道」、「最IN(最喜歡)賽道」、「最有印象啦啦隊」前三名的排序。

「冷窗洞避」---涼感百葉窗吸熱管簾之阻熱及散熱探討

炎熱的夏天,因熱浪來襲導致中暑身亡的案例層出不窮。2022年台灣兒童事故案件中,車內及屋內反鎖案件暴增4.1倍;美國每年平均有38個15歲以下兒童死於車內反鎖!長時間處於密閉的車內可能使弱勢族群造成中暑、缺氧窒息或生命威脅。因此,我們決定先從窗簾著手改善,因為窗簾是陽光從窗戶射入的第一個屏障,本研究為解決室內的高溫環境,以「管狀窗簾」為填充容器,添加六種涼感物質,探討其阻熱及散熱效果。研究結果為:碳化矽管簾的阻熱效果最好,而奈米銀管簾具最佳的散熱效果。未來,希望能應用於日常生活中,例如:車輛隔熱材料、建築的隔熱材料、熱保溫杯具、冷凍食品包裝、電子產品散熱材料等,以達到節能減碳目標。

爺爺的老家-「竹管厝」

今年的大事,「土耳其大地震許多高樓都倒塌了,壓死不少人。」我們很天真的提出:「如果大家都住在竹管厝,就不會有被壓的事情。」 我們在老師的指導下研究這個問題:「爺爺的老家-竹管厝」。首先測試竹片的彈力,用竹片彎曲打彈珠,撞擊軌道上的小鐵珠;接著用竹片彎曲打木球,都能把鐵珠和木球打得遠。竹片彎曲彈開時,可以產生很大的彈力。 我們也利用市售的竹筷子吊重物,測量出竹筷子能吊很重的金屬墊片,知道竹筷子的抗壓力很強。最後在老師的指導下,用竹桿模仿安南區的竹管厝蓋起房子來;並用簡易的方法,玩起「模仿竹管厝」在風吹雨打和天搖地動下,完整無缺的結果,我們成功了!

潔淨更開懷─探究甜食性質和創新牙刷特性對牙菌斑的影響

小學生甜食攝取過量,蛀牙嚴重;而牙菌斑是蛀牙前兆,了解與監控其形成可協助牙齒保健與潔牙工具開發。本研究探討甜食性質與糖含量對牙菌斑生成影響,及牙刷特性對清除牙菌斑之效果。故設計實驗一、分析吃完五種甜食前後牙菌斑生成量;二、探查不同甜度花茶對牙菌斑影響;三、評估十種牙刷清除牙菌斑效果。研究結果顯示:較黏稠焦糖煎餅搭配每100毫升含40克白砂糖花茶所產生牙菌斑最多;影響清潔效果的特性依序為刷毛柔軟、波浪程度大、刷毛緻密增加接觸面積,創新牙刷應著重此三項目。這次研究讓我們了解甜食性質和糖分多寡會促進牙菌斑生成,正確清潔牙菌斑,做好口腔衛生可防蛀牙;同時也提供口腔健康教育與未來開發新型牙刷、申請專利的基礎。

解固奇招 – 動力水流解凍之分析與探討

現代人工作忙碌,常忘記將冷凍食材提早退冰,為了加快肉品解凍速度及節省備餐時間,研究動力水流解凍法的分析比較。 研究中製作標準化真空冰袋模擬肉品解凍,在不同馬達位置與水量多寡的流場分析,發現5升水量,馬達不同位置及不同起始水溫,起始水溫越高,解凍速度越快,雙馬達5+6號位置雖然速度較快一點,但基於會多占空間並較耗能,後續選用次佳效能的單馬達6號位置搭配節水的3升水量。恆溫控制對解凍時間有幫助,在起始水溫20度時解凍效率提升最多。 運用力學原理自製肉品軟硬度測定儀,判斷肉品解凍完成,具客觀性。研究找出用較高功率的加熱棒做3升水,馬達6號位置的20度恆溫動力水流解凍肉品有良好成效,可避免微波爐外熟內生的狀況。

病毒病毒遠離我

「微飛沫」是新冠病毒傳播途徑,在密集空間風險更高。飛沫受氣流或通風系統影響,我們探討在非流通的空間,使用隔板方法,增加防疫效用,減少病毒傳播。實驗得知:1.微飛沫軌跡追蹤與分析:以噴霧瓶噴發螢光水溶液,模擬飛沫噴散,經紫外燈照射,清晰拍攝噴沫飛行軌跡及殘留情形;以Image J軟體分析計算,量化飛沫殘留量。2.隔板位置:高度45cm時,距離50cm為佳。3.抽氣過濾裝置:隔板下緣加裝抽氣裝置,飛沫朝隔板流動,總殘留量減少50%,以自製第一代微型抽濾裝置可降低30%,並具殺菌及過濾 (可抽換熔噴布或Hepa濾網)效果。4.第二代微型抽濾裝置:改良一代缺失,採抽氣隔板與過濾盒組裝方式,可連接個人過濾盒或多人共用過濾系統,節省空間並具商業價值。

「畫」出糖友新「氣」象~繪圖軟體小畫家觀察二氧化碳濃度變化與血糖關係

利用澄清石灰水檢測二氧化碳氣體的原理搭配繪圖軟體小畫家,先拍攝不同濃度的二氧化碳進入澄清石灰水的照片,將照片匯入繪圖軟體小畫家,點選色彩編輯器看照片中的色調E、濃度S、亮度L、紅色R、綠色G與藍色B六個數值,發現濃度S、紅色R、綠色G與藍色B四個數值變化與二氧化碳濃度變化相同。有新聞報導二氧化碳濃度與血糖濃度有關,運用此方法,拍攝用餐前與用餐後不同時間,吹氣進入澄清石灰水的照片,照片匯入小畫家,點選色彩編輯器看六數值,研究結果發現血糖濃度變化趨勢與其中幾個數值變化趨勢有相似性,期盼可以運用在血糖濃度變化偵測。

通風報「蕈」,「畸」不可失-發展食用菇類之形態變異栽培技術

菇類是真菌界的生物,發育受到各種環境因子的影響,市面上許多人工栽培的「畸形菇」,雖形態變異卻更具價值。我們結合颱風的結構,開發「旋風孵菇器」使栽培標準化,將六種食用菇的基質填裝在不同容器中,以扭蛋菇進行後續測試,並測試出最適發菇溫度;以扭蛋殼半開組控制發菇位置,利用無光和密閉環境使菇類形態變異。我們發現:無光使大多數菇種菇蕾增加,發菇提早,但生長緩慢,且蕈傘變白。通氣程度是菇體畸形的關鍵,應是受CO2濃度的影響,秀珍菇和白雪菇不開傘、藍寶石菇多分枝、玫瑰菇變鹿角狀、柳松菇蕈柄延長,珊瑚菇則是半通風環境下會巨大化;容器形狀不影響形態發育。最後,歸納出多種食用菇盆栽畸形化的栽種方法,供大眾參考。

大蜆神威-初探蜆在魚菜共生系統中的應用

本研究透過文獻探討與訪談後,透過開發黃金蜆的功能,期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統,透過實驗與文獻得知,一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統,等同於一棵成年樟樹的固碳量,且通過實驗可知,若通入二氧化碳,還能提高蜆的存活率;即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境;使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外,本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良,提供未來相關實驗與校園種植參考利用。

海上廢油幾起來-幾丁聚醣對柴油的吸附力探討

海上漏油事故時有所聞,而漏油更會對海洋生物及環境造成危害。依專家研究顯示,此類事件洩漏出來的石油能被成功清理的,往往不到10%。而使用油分散劑固然可以在一定程度上解決岸邊油污回收不完善的問題,但同時仍會讓分散後的油持續在海中⻑時間存在,對環境的衝擊很大。有鑑於此,我們嘗試運用天然幾丁聚醣(Chitosan)具吸附力的特性,來探討其對柴油的吸附效果。透過實驗,我們將5%幾丁聚醣溶液製作成晶球,在不同環境條件下加入柴油並浸泡後再以真空抽濾法過濾出剩餘的油,結果證實幾丁聚醣確實具有吸附柴油的功用。幾丁聚醣可以吸附柴油及海洋中的重金屬又是生物可分解的物質,未來也許可以進一步做成濾材,用來保育海洋環境。