全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

蠹絕引酒—探討自製誘引劑對咖啡果小蠹的誘引情形

近來咖啡樹種植面積擴大,使得以咖啡豆維生的咖啡果小蠹迅速擴散,此蟲幾乎在咖啡豆中完成生命史,因此防治不易。閱讀文獻發現此蟲容易受甲醇乙醇氣味引誘,我們自製誘引瓶及研發酒麴菌液+甲醇乙醇的方式進行實驗。結果發現:1..紅色誘引瓶抓到較多咖啡果小蠹,推論此蟲易受紅色(波長620–750 nm)吸引;2.相同成分發酵液體添加3:1甲醇乙醇混合後的誘引劑有較佳的誘引效果;3.比較酒麴菌在不同液體發酵效果,發現糖水酒麴菌+3:1甲醇乙醇>咖啡豆液酒麴菌+3:1甲醇乙醇>單純甲醇乙醇(3:1);4.同一成分的誘引劑在海拔較低時誘引效果較佳;5.酒麴菌誘引劑會隨著溫度升高而逐漸提升誘引效果。未來可搭配農改場誘引劑使用,提升咖啡果小蠹的防治。

肥皂水處理大作戰~為防疫與水循環永續盡份心力

臺灣在2021年受到缺水與疫情的影響,本團隊以DFC學習法來釐清相關問題,將「防疫勤洗手產生的肥皂水經處理後,供植物灌溉使用」作為研究構想。根據國小課程「水污染與防治」、參訪污水處理廠和相關文獻,得知「活性污泥法」常應用於處理生活污水。故決定以活性污泥法的原理自製處理器來處理肥皂水,本研究的前導實驗在培養污泥及篩選試驗用肥皂水,而主題實驗的變因有肥皂水濃度、肥皂水添加活性污泥混合液的比例及曝氣時間,經研究得知合適的處理條件為肥皂水濃度 2.5 %(含)以下,肥皂水與活性污泥混合液的比例為1:30 ~ 1:10 ,且曝氣至少1 h,經綠豆發芽驗證得知再生水優於自來水。期望透過本研究的自製肥皂水處理器為防疫與水循環永續盡份心力。

「海」底「氯」蠵龜~生物可分解的吸管之探究

本研究利用海藻酸鈉和氯化鈣的交互作用,做出可分解的吸管,並改良一台吸管製造機。添加不同材料製作吸管,成功做出很像塑膠的海藻膠吸管,遇到酸鹼溶液會變色的紫高菜、蝶豆花吸管。影響吸管成形速度是氯化鈣的濃度和浸泡時間,以氯化鈣25%浸泡16分鐘最快,海藻膠的最佳比例為2%。製作吸管以沾取法10秒最快,做出來的吸管必須建立在支撐物上。腐化實驗以海藻膠紙吸管1.74g最好,因海藻膠薄膜分解較快,海藻膠吸管1.4g其次,吸管泡水實驗,因為水中沒有微生物,吸管不會被分解。吸管乾燥方式以除濕機效果較好,烘乾吸管的溫度以20度較不容易變形。使用UV光消毒,成功讓菌落數由45個降低成0個。成本估算上海藻膠吸管一枝約0.8元,使用沾取法更便宜。

想乾〜就包在我頭上

本研究是探討洗完頭髮後,用吹風機如何讓頭髮快速吹乾的方法。因頭髮屬人體試驗,故以「棉線」來模擬頭髮。以棉線外形、數量+加溼水量、水溫+棉線不包、有包+包覆材質、厚度、乾溼度、形式+棉線位置、堆疊方式+吹風溫度為研究變因,發現: 一、棉線(頭髮)不包:洗髮水溫要高(≦38 °C)+頭髮微溼直順+髮量多(密集、大撮)+吹熱風的吹乾效果最好。 二、棉線(頭髮)有包比不包好,又以包覆2層廚房紙巾最好。 三、棉線(頭髮)有包:洗髮水溫要高(≦38 °C)+頭髮微溼直順+衛生紙、廚房紙巾各1層全乾無縫半包覆頭髮+位置:吹風機−頭髮−衛−廚+髮量少(疏鬆、小撮)+單疊+吹熱風的吹乾效果最好;又比包覆單一材質(廚房紙巾2層)更優。

魔法變變變!把吃剩的米飯恢復原狀

本研究對米飯復熱後性質進行探究,我們先進行問卷調查,作為實驗設計的參考。我們以臺東的關山米來做為復熱實驗的研究對象,並以第三屆臺灣稻米品質競賽的冠軍池上米來當實驗參照組,將已經通過專家驗證的米飯,跟我們的實驗數據做比對。 我們針對米飯保存時的溫度、時間;復熱時所使用的容器、復熱設備等變因進行探究,結果顯示:將米飯用保鮮膜包覆冷凍保存,以陶瓷容器盛裝、以微波爐復熱,米粒的長度、透光度、黏性和彈性都會非常接近冠軍米的數據。 最後,我們將最佳化方法復熱的關山米,與當餐煮的冠軍米提供給同學試吃進行忙測,高達52%的學生覺得復熱後的關山米比當餐煮的冠軍米還好吃!這套米飯復熱的方法簡單方便,已達到我們的研究目的。

冷氣位置對教室內溫度影響之探究

溫室效應導致夏季愈來愈炎熱,為提高學生學習成效,2020年行政院頒布「班班有冷氣」政策,但也可能造成電力過度使用與缺電問題。為解決缺電問題,除了持續發展綠能發電科技外,如何節能或是提升冷氣設備效能,也是有效的方法。本研究以冷氣裝設位置、教室風扇風向、室內二氧化碳含量為實驗主軸,藉由Arduino UNO與溫度感測器記錄教室內溫度分布,搭配二氧化碳檢測儀偵測二氧化碳含量,以科學數據找出最佳的冷氣裝設位置,可使教室內溫度達到最均勻的分布。研究結果發現在相對位置裝設冷氣,風扇不要運轉,同時打開窗戶,可避免冷空氣的聚集,加強冷空氣在教室內的流通,有效提升冷氣的使用效能。

「鉛啟永恆」~ 自製環保永恆鉛筆

在網路、手機興盛的情況下,一般傳統鉛筆被使用的機會逐漸降低,但鉛筆對小學生而言還是最常用的書寫工具。而近來有號稱「環保永恆鉛筆」,強調免削、免買筆芯還可持久書寫,甚至還被當作精品高價販售。讓身為小學生的我們會想要了解這種新產品的書寫效果、售價、使用的評價等。經過深入了解發現市售環保永恆鉛筆筆芯成分標示不清且書寫字跡顏色較淡;加上為了減少書寫時的施力讓書寫更省力,所以一般傳統鉛筆使用者在選購筆芯時日漸傾向選用筆芯較軟但顏色較深的1B、2B 筆芯。因此我們試著用五金行或市面上就能買到的材料,利用簡易工具與方法自製金屬筆芯,希望能找到書寫字跡顏色比市售環保永恆鉛筆深的金屬筆芯材料成分。

海海能生,爐餘得水-「太陽爐」加「熱導管」蒸發海水成淡水

太陽是我們最重要的資源,如何以菲聶耳透鏡加熱導管的自製太陽爐進行蒸發海水,取得可供使用的淡水是本研究的主要目標。我們在科學雜誌裡查到海水淡化的發展與技術。經由文獻知道熱導管可以將太陽能擷取的效益提升至最佳,在太陽能擷取系統扮演著非常關鍵的角色;而菲聶耳透鏡在光學系統中能發揮非常好的聚光效果,聚光後的光線強度比一般透鏡高。本實驗採用16支中溫型銅水式熱導管和菲聶耳透鏡,以100公克的海水進行3.5小時的實驗。分別在2021/10/27獲得6.79公克的水、2022/05/18獲得0公克的水、2022/05/19獲得2公克的水、2022/05/20獲得1.5公克的水、2022/05/29獲得2公克的水。經由研究得知透過菲聶耳透鏡及反射鏡能讓熱導管的溫度提高,但高溫若無法持續則效果不佳,無法有效收集到淡水。

哇!我的花盆會吸水~探討潮解物質在環保花盆上的運用

經由測試不同種類與比例的潮解物質吸水效果實驗中,找出從空氣中吸水效果最佳的潮解物質配方,並將此配方搭配不同種類、重量的天然物質,製作出既安全環保又具有最佳吸水效果的潮解物質混合物配方「氯化鈣 13g+二氧化矽 2g+水13g+活性碳 2g」。另外我們從校園植物葉子纖維中找出製作效果最佳的東方紫金牛和茉莉花製作成環保花盆,並檢測薄、中、厚三種厚度的植物纖維搭配最佳潮解物質混合物配方,在溫度 34°C、濕度 62%和溫度 25°C、濕度90%環境中的吸水效果,並將最佳潮解物質混合物配方放置在自行設計的內、外兩層環保花盆縫隙中,經由溼度計檢測證實 14天內花盆土壤溼度都維持在潮濕等級,花盆內的植物也能生存良好,成功製作出能吸收水分的環保花盆。

應用Arduino開發板探討溫室效應

「溫室效應」會造成地球暖化,使地球環境惡化。但「溫室效應」並非顯而易見,因此不易理解,現在結合自然科學與科技課程,於微型玻璃屋中,探討二氧化碳對溫室效應的影響。 首先在玻璃屋外進行「空白試驗」,再於玻璃屋內進行溫室實驗。打氣幫浦輸出的氣體經由三通管控制「繞流」(Bypass),通過氯化鈣去除水氣,約略可視為「零空氣」(Zero Air),以人工光源照射充滿「零氣體」的玻璃屋作為「對照組」,再比較充滿不同濃度的二氧化碳氣體作為「實驗組」,應用Arduino開發板、感測器、液晶螢幕與記憶卡,能即時顯示數據、記錄資料,再以Excel繪製圖表,也可連接電腦進行現場環境監測。 從數據分析,「溫室效應」確實發生,所以應該儘量減少二氧化碳排放至大氣中。