全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

引「陽」入室~將陽光導入室內之研究

節能減碳議題目前最受矚目。本研究利用雷射光模擬太陽光,找出兩玻璃鏡片之間的角度約20度時,可最有效率收集陽光;製作陽光收集器,並尋找各種反射鏡片的最佳材料。改良後,使用「防水塑料鏡面貼紙」製作第三代陽光收集器,兼具前代優點且增強防水效果;在陽光收集器下方放置「凸透鏡裝置」,使光線更容易聚集,並由光纖將陽光引導至室內,形成陽光收集器綜合裝置。研究顯示:1.第三代陽光收集器(綜合裝置) 照射照度計,比較後發現增強效率為原本的3.76~22倍 間,平均值為12.22倍。2. 光纖長度並不影響引導至室內光線的強度。3.預計應用在學校教室及地下室照明,及改善榕樹下陰影處草皮不易生長之問題4.陽光收集器收集效率高,可直接裝置太陽能板上。

擴充式多功能發電機之效能最佳化分析

地球持續暖化,綠色能源的發展迫在眉捷。我們拆解了廢棄吊扇,利用線圈組件製作綠能發電機。在研究的過程中,我們的發電機每一層線圈可產生約60VP-P,約20Vrms的電壓。接著我們將兩層線圈串聯起來,所產生的電壓是一層線圈的2倍,可產生約115VP-P,約40Vrms的電壓。 因此,我們將發電機設計成「直立式可擴充」的裝置,未來也許可以串聯3個線圈、4個線圈,甚至更多,可無限擴充。我們的發電機也是多功能的,不但是風力發電機,也可以是水力發電機,我們甚至發展了模擬洋流發電的構想,相信不久的未來,我們的創意一定能夠實現。如此就能夠避免核電廠災害性的威脅,也能減少火力發電所產生出的二氧化碳,降低PM2.5對生態環境所造成的危害,讓地球的壽命延長。

地震疏散有一「套」-自製防災頭套保護效果之探討

本研究發現市售的防災頭套在受到掉落物體撞擊時,保護效果其實並不好,只能抵禦很輕並且不高的掉落物,若是地震發生時,手邊剛好有其他的護具(如機車安全帽等),應該優先使用護具,如果沒有護具,則建議選擇堅硬的材質當作外層(例如精裝書、塑膠、不鏽鋼等),內層墊著手邊有的任何3cm厚的緩衝材(如記憶枕、毛巾衣物、氣泡袋等),效果都比防災頭套還要好喔!也可以利用資源回收的材料按照我們的研究結果自己製作不花錢的防災頭套,讓你面對地震時也有一「套」!

我開『窗』你納『涼』--探討不同形式溫室屋頂與其開窗位置的降溫能力--

一、降溫率好壞受屋頂形狀和窗口位置有關。山形和斜頂式頂高較矮、角度大的屋頂,降溫率較好。風場分析得知對開迎風面和背風面窗口,風速較大。因屋頂角度平緩,可能有伯努力效應形成,使它降溫好。 二、圓拱型屋頂並非弧型越圓越好,頂高16cm頂開上下層的降溫效果好,增高或降低都會影響降溫率。 三、以小風車圈數測量屋頂上方風場變化,推測溫室氣流走向。圓拱型頂高16cm頂開的窗口正上方3cm的轉速最快,即該處有個低壓中心,容易帶走熱空氣。山形150度對開平均降溫率比其更好,但是下層的降溫效果不如圓拱型頂高16cm頂開。 四、(一)平均降溫率最佳的三名:山形9cm對開>圓拱型16cm頂開>圓拱型9cm對開。 (二)上下層降溫率最一致的是圓拱型16cm頂開。

從科學看南管-外星音樂與畢達哥拉斯

本研究以不易理解的南管音樂為主軸結合黃金比例,嘗試用科學方法解釋被稱為外星音樂的南管樂。不少中世紀的科學家研究過科學與音樂間的關係,也針對南管樂探討,設計多種方法驗證,推算比較各項比值是否符合黃金比例,並運用數值標準化、圖形化分析及電腦軟體輔助,設計出南管推廣APP。此研究中,我們使用多種方法檢測,發現南管音樂20首、古典音樂、流行音樂各10首中,符合黃金比例百分比分別為:50%(10首)、50%(5首)、60%(6首)。也得到經典樂曲符合黃金比例值頗高的結論。最後,我們利用實驗中較為可行方法製作南管推廣APP,除了讓南管老師在評分上有科學化的數據參考,也希望讓更多人接受特殊的南管音樂。

「筆」一「筆」,誰最「蠟」!

本實驗探討蠟筆的最佳配方,並從食材萃取天然色素製作無毒蠟筆。 首先使用大豆硬蠟搭配堪地里拉蠟、蜜蠟和巴西棕櫚蠟,做出21種不同比例的蠟筆基劑。再透過油膩度、硬度和耐重度三種不同檢測方法,發現蜜蠟:大豆硬蠟=3:1的比例為蠟筆的最佳配方。 天然色素萃取方式分為: 1. 水溶液色素萃取:利用八種粉末(滑石粉、石灰粉、石膏粉、粉筆灰、爽身粉、氧化鋅、二氧化鈦和玉米澱粉)吸附色素,經日曬乾燥研磨做成色粉。其中以爽身粉和玉米澱粉製成的色粉,做出的蠟筆最顯色。 2. 脂溶性色素:可直接和蠟一起加熱萃取,其中又以薑黃和紫草根製作出的蠟筆色彩最鮮豔,為此次最佳的天然無毒蠟筆。

【非常好色,左右紅圓】---火龍果皮色素萃取之應用

本研究取火龍果皮萃取色素,進行物理性質、抗氧化性、金屬離子反應、加工條件試驗,應用於食品加工製作,並且行官能品評。結果顯示,樣品pH 5.0~5.6,糖度0.6~1。Brix。清除DPPH自由基能力92.55%,大於12.5 ppm的VitC、相當於339.37 ppm BHT及361.87 ppm BHA;萃取液還原力相當於175.48μg/mLBHT;類黃酮含量27.97μg/mL Quercetine;總多酚含量162.23μg/mL Gallic acid。取1mL稀釋16倍萃取液,加入16種金屬溶液20滴(1 mL針筒),其中10-2 M Ni、Cu、Hg、Pb、Fe3+金屬溶液產生變色或褪色現象。將樣品控制在pH 6.0於100℃中分別加熱1、1.5、3及5分鐘,測量A538殘存率分別為83%、80%、74.5%、59%。湯圓及紅龜粿添加萃取液接受性各為71.43%及64.29%。顯現樣品應用的可行性,可增加健康、自然環保,及提高農民經濟利益。

抽絲剝繭的新世代嫘祖—棉花糖機的製作及棉花糖潮解探討

在經歷自製十代棉花糖機的過程後,我們將孔徑2mm、洞數192個、孔洞呈螺旋排列的轉盤(放糖容器)組裝在轉速8000 rpm馬達上,然後以酒精燈提供將糖融化的熱源,接著拿起長竹籤收集糖紗,成功自製棉花糖,完成一部組裝簡單、製作量多的棉花糖機。 以各種糖品做成棉花糖時,硬糖方面建議用以檸檬糖為原料做出的棉花糖最快做好。若將白砂糖加上葡萄糖漿、奶油、油(細水柱狀)、油(噴霧狀)融在一起能做出延緩潮解時間的棉花糖,其中又以在棉花糖外噴上微量油霧,能有效隔離外層水氣,效果最好。

織布知道

本研究是研究簡易型織布機原理,歸納出斜紋織不同步驟相對應的圖案,比較不同編織順序所織成的圖案差異。並找出能由設計圖案轉化為編織方法的技巧

冰雪淇緣

為什麼未食用完畢的冰淇淋再回冰,質地會變硬呢?先分析市售冰淇淋的主要原料,並探討主要原料中,何種成份是影響冰晶形成的主要原因? 我們利用自製儀器分析市面上的冰淇淋回溫再結凍後的質地,制定出分析冰淇淋硬度與濃稠度的標準。結果發現,抑制冰晶產生的主要成份是糖、乳脂及空氣,且凝結核越多,越容易生成冰晶。結果發現動植物性混合的鮮奶油或是單醣、雙醣混合製作出的冰淇淋,抑制冰晶效果最好。將空氣拌入冰淇淋溶液則以2分鐘最好,這樣可以使冰淇淋體積最膨鬆,產生的冰淇淋冰晶最少。 最後將研究出來的最佳成份比例,自製鮮奶冰淇淋,並與市售冰淇淋做官能品評比較,證明此研究的冰淇淋配方,的確在復冰後擁有最佳口感。