第58屆--民國107年

公平分配是日常生活中很重要的概念。本研究是利用數學的概念探討公平分配工作的標準，及在此標準之下如何分配工作？並深入探討增加人數、物品數量後，它的搬運策略，以及如何達到最短工作路徑的條件。我們最後的公平分配的標準是：一、行走相等的距離，二、負重時行走相等的距離，並以此標準探討工作分配的方法、運送方法及其規律和數學一般式。最後再找出公平分配的方法以解決兩組同學不同的看法。

我們很好奇為什麼地瓜球能有外脆內Q的雙重口感?油炸時到底要不要邊炸邊壓?為什麼坊間不同店家所賣地瓜球色澤、香氣、體積、軟硬都不盡相同，其中的關鍵差異是什麼？ 為了解出謎題我們開始設計實驗探討不同種類澱粉、油炸過程有無加壓原料、不同開始加壓時間點、不同油溫、不同水、糖、油含量對地瓜球性質的影響。 實驗發現添加不同種類澱粉可以製成不同特性地瓜球；油炸過程加壓的確對地瓜球有膨大的效果；油溫越高，地瓜球表面的脆皮層硬化越快，但也易使內餡較乾、彈性較差；地瓜球原料所含水量越多、糖量越少，製成的地瓜球體積、彈性越大，但韌性與硬度越小；而含油量越多，製成的地瓜球體積越大，但韌性、彈性及硬度較差。

經過本研究發現分子量大的PVA流動性小，較為黏稠，市售膠水應該是使用較高分子量的PVA。設計測量方式來記錄交聯作用後的流動性、回縮性、沾黏性和出水性。發現PVA醇解度較高做出的史萊姆流動性較小，回縮性也較小，PVA分子量越大時，產生的史萊姆流動性越小，回縮性越大，越不沾黏。水分越多時，流動性越大，回縮性越小，出水性越大，沾黏性越大。硼砂量越多時，流動性較小，回縮性較大，出水性較小，沾黏性較小。與市售史萊姆性質最接近的成分為水重是PVA重的22-24倍，硼砂重為PVA重的0.08～0.11倍。硼酸根需在中性到鹼性的環境下，才能與PVA溶液產生交聯作用，且在已有交聯作用的史萊姆中加入酸性溶液會讓交聯作用破壞，而變回液體。

因雲林縣為全台人口老化最高的前三名之一，我們為了瞭解雲林縣人口的概況與各鄉鎮老化的差異，藉由分析人口資料，並利用地理資訊系統軟體進行空間分析，結果發現雲林全縣已達到超高齡社會，過去近15年來，幼年人口逐年下降，而老年人口的比例逐年上升。除了斗六、虎尾和麥寮等鄉鎮，幾乎所有鄉鎮老化指數都超過100。各鄉鎮人口特徵可分為數群，其中斗六為一群，虎尾、斗南、西螺、北港為較相近一群，而其他鄉鎮則為一群，各年度差異不大，但麥寮在近年則往虎尾群靠近。各鄉鎮醫療院所的分布與人口密度、工商活動聚集有關，反而和老化程度成反比，使得雲林縣面臨超高齡社會時，偏鄉地區的醫療照護將是相當險峻的問題。

本研究主要將過去做成水球狀之Ooho(以海藻酸鈉和乳酸鈣反應所製得晶球)改製成平面薄膜(後續以減塑膜稱之)，並做一系列探討，以期能取代市售紙杯內部淋膜。 由實驗結果得知，以2.0%海藻酸鈉水溶液與5%乳酸鈣水溶液反應10分鐘，即可得表面較為平整一致之減塑膜。且選用低溫烘乾對減塑膜性質變異較小，因此可承受較大拉力。再進一步探討減塑膜所能承受溶液酸鹼性範圍及盛裝溶液時間長短之相關性。由拉力量測的實驗結果，發現減塑膜浸泡在市售飲品pH範圍溶液中變異不大，能運用於短時間盛裝溶液。接著自製環保紙杯盛裝液體，證實有其實用性。最後將附有減塑膜的紙杯回收製成再生紙，發現其在製程處理上優於回收市售紙盒製作之再生紙，且用途較廣。

英國《每日郵報》報導「窮人冷氣」引發我們的研究興趣。 我們查閱相關研究與專利，發現空氣降溫設施，都是利用「理想氣體方程式」或「液態水蒸發吸熱」的原理。 經過長時間的實驗、驗證，獲得了以下結論： 1.窮人冷氣機要「風從室外加壓吹入室內」才會有降溫效果。 2.以「金屬片代替寶特瓶」可以增加降溫效率。 3.「水蒸發吸熱」達到降溫的裝置，以「霧面鋁片、間距0.6公分」的效果最佳。 4.「窮人冷氣進化性能版」在越高溫的降溫效率越好、耗電量約一般冷氣的1/5，且「降溫空氣是乾燥的」，可以避免因為空氣潮濕而導致家具發霉。 「窮人冷氣進化性能版」的製作比冷氣機簡單、便宜，還能減少電費與溫室氣體排放，為地球環保盡一份心力！

科學攤位上的空氣炮引起我們的好奇心，於是和同學開始研究如何做出威力較大的空氣炮，實驗發現： 1. 空氣炮內的氣體形成「完全發展流」時，衝出的威力最大；若筒長太長，反而會因為筒壁的黏滯力使衝力變小。 2. 孔形越接近圓形，越能形成清楚的渦環，讓空氣炮的衝力變大，氣流移動距離較遠。 3. 拉力增加時，因為形成完全發展流所需的進口區變長，最佳筒長也會變長。 4. 在拉力2 kgw時，製作空氣炮的最佳比例為：「孔徑d：筒徑D：筒長L = 1：2：9 」。 5. 通常製作空氣炮時，桶子的筒徑和筒長已固定，以筒徑的46~51%做孔徑，也能做出衝力較佳的空氣炮。

蝦缸中除了養蝦子外，也時常可看到其他小生物。水族缸中的小生物以白線蟲、扁螺、小渦蟲和三角渦蟲最為常見。我們想知道這些小生物對蝦子的影響，因此將牠們和蝦飼養在一起，其中以三角渦蟲組中蝦子死的數量最多，且存活的蝦子皆有活動力下降的現象，甚至發現三角渦蟲會攻擊活的蝦子導致其傷亡。所以我們將三角渦蟲進行觀察，發現牠們可存活的溫度範圍較蝦子廣，且喜好黑暗環境。此外也發現三角渦蟲的三樣特殊行為：攝食行為、群聚行為及再生行為。針對以上我們探討如何防治三角渦蟲，發現使用藥劑和溫度改變法、手動清除法皆無法當作有效的方法，因此我們自行設計捕捉器，發現使用雞心作為誘餌最適宜，但投入捕捉時間不宜太長，以免汙染水質。

水蒸氣冷卻凝結是常識，乾冰吸熱讓液態水冷卻也是常識，因此，順理成章的推測乾冰生成煙霧的原因是冷卻空氣中的水蒸氣，原是非常合理的推論。但是，將乾冰放在空氣中，僅會產生少量的煙霧，而在液態水中卻產生大量煙霧，故推測乾冰放入水中時，大部分煙霧的生成應來自液態水而非空氣。問題是乾冰放入水中後，使水溫下降時，為何能使液態水汽化為水蒸氣，水蒸氣又是如何凝結成小水滴的呢? 同時，若將水換成其他溶劑時，是否能能生成煙霧，煙霧效果差異為何呢?在不同溫度，不同溶劑量，或在水中加入不同溶質時，又會如何? 因此我們設計了一系列的實驗，探討各種不同的變因，企圖由實驗結果建立正確的理論，並依理論設計出可運行冷霧機的模型。

為了更加了解「微生物分解塑膠之過程」，我們開始從周遭的土壤中做篩菌，並使用市面上常見的生物可分解塑膠PLA及回收場蒐集的PLA做為我們篩菌的目標物，透過觀察乳化過後的PLA透明度變化，找出最有效率的一株菌種，再開始進行純化，如此反覆操作，直到找到我們所需要的單一菌落。送去鑑定機構分析結果發現這株菌的酵素跟菌保中心專門分解PLA的菌都有產生PLA分解酵素的基因片段，同時這株菌是新種，所以我們將它命名為「HEY」。此菌在能與菌保中心的菌一樣分解PLA的同時，也能有效分解另一種生物可分解塑膠PHB，所以我們開始測定「HEY」對PLA以及PHB的分解效率。