第58屆--民國107年

為分析侵台颱風風場的不對稱性，本研究分析測站的實際風速資料，並設計氣流場實驗模擬。我們發現，未受地形破壞前，西行颱風半徑普遍是西＞東，北＞南，可能受高壓位置、東北信風造成；北行颱風大氣環境複雜，6號路徑颱風大多南＞北，可能是颱風引進西南風造成，部分颱風與東北風共伴使北側大；7號路徑為西北側大；8~9號路徑為東北側大。地形阻擋也會使風場結構產生變化，背風側產生尾流區，在氣流輻合處形成噴流區等。本研究也以氣流場模擬颱風不對稱性並測量風速，我們發現改變吸力強度、裝置深度可模擬不同範圍的颱風，改變引流孔開關可使風場不對稱，放置障礙物及台灣模型可於背風側形成尾流、副低壓區等，模擬結果均以等風速圖呈現。

本實驗是要發現影響果汁電池發電效能的因素，結果發現電極距離越近，電極深度越深，電極接觸面積越大，所得到發電效能會比較好。至於電極金屬片種類以鎂－銅電極組合最好，但價格比較昂貴，一般以第二好的鋅－銅電極組合比較適合。還有影響發電效能的果汁濃度與溫度，發現濃度及溫度越高，所得到發電效能也會比較好。還有串聯越多果汁電池，電壓越高，電流則幾乎沒甚麼劇烈變化；並聯則剛好相反。最後在探討果汁電池日常生活應用時，發現可以推動螺旋槳船，並且把果汁加了酵母菌做成果汁酒；還可以加乳酸菌做成果汁優酪乳；更可以加入醋酸菌做成果汁醋，進一步做成各種不同金屬電極組合形式的電池來代替一般市售的乾電池，成為最環保的新能源。

陽明山溫泉最常見的是青磺、白磺和美人湯(鐵磺)三種，日本溫泉外觀像白磺但偏鹼性，跟北投白磺差異大。我們測量溫泉的總溶解固體量(TDS)、酸鹼值(pH)和鹽度(S)，並偵測硫化氫(H2S)毒氣。同時以雨水、海水做比較，發現兩者都會影響溫泉TDS變化。溫泉中若含鹽分，如青磺，TDS會很高，青磺的TDS是白磺的20倍左右。白磺有臭雞蛋味，硫化氫反應最明顯，青磺其次，泡湯時一定要保持通風；溫泉溫度若上升，TDS也跟著上升，TDS上升，是否可預測火山地震的發生？這是值得追蹤的課題。溫泉粉跟真溫泉差異大。青磺可取代稀鹽酸幫助水管暢通；青磺泡太久，對髮質的傷害比雨水還大；青磺、白磺會生鏽加速，這可能是電器壽命低的原因；泡溫泉有助減肥、除蟲，有益健康。

本研究是利用電流的化學效應，在乙酸乙酯與硫酸鋅溶液之交界面，生成如花朵般薄膜狀的鋅金屬結晶，命名為鋅花。並在各種變因中找尋最佳條件，以製作出平面，光亮，樹枝狀的電析成品。最後，試用廢乾電池之鋅殼作為主要反應物，以簡易方法製作鋅花，達到結合環保、科學、科技與藝術的生活應用。

本研究訓練出機器學習中的隨機森林模型，以流行音樂的主旋律為輸入，輸出適合該段主旋律的和弦，而模型預測結果分布中得到的和弦功能與相互關係和樂理中的和弦功能理論大致吻合。在輸入的特徵值沒有使用連續性的樂句的條件下，本研究也分析了使用所謂「循環代碼」對於提高模型預測正確率的貢獻度，結果是有顯著的正面影響。本研究所聚焦的「配和弦」具體化創作構想（主旋律）的功能，因此與歌曲分析或音樂生成大不相同、而具有電腦輔助創作的獨特研究價值。

利用水柱發生全反射傳遞光線，形成水光導，本研究探討水光導的發生機制、最佳傳遞條件與導光率大小，最後再與固態光纖進行比較。研究中發現，流速慢、射程過近的水流，易受壁流現象而提高臨界高度，提早消失光點；水流射程過遠，只要超過破裂點，光線損耗加快，光導效果變差。由軌跡方程式求出噴流軌跡長，並測量光點面積，以求出導光率，發現傳播越遠，損耗係數越大，水光導與固態光纖的指數損耗模式不同，其為2階多項式的損耗模式，可由方程式算出最大導光距離。三種光源中，以長波長的紅光有較佳導光效果，藍光較易散射而縮短傳遞距離。利用雨水產生光導效果，可利用在綠建築或太陽光傳輸系統上，深具應用價值。

在台灣化學教育網路期刊裡面有一篇題目為「使用鋅-空氣電池教學實驗驗證法拉第電解定律」，使用鋅-空氣PR44電池（zinc-air PR44 batteries）簡易組合裝置來檢驗法拉第定律，我們重複這個實驗得到更有效的結果。我們運用「勒沙特列原理」，探討鋅-空氣電池電壓與氧氣濃度之間改變的關係，研究是否能利用鋅-空氣電池設計出低濃度氧氣警報器。經由電壓計與氧氣濃度偵測儀，測量出氧氣濃度變化與鋅-空氣電池的電壓變化之檢量線，且自行設計出可調式氧氣濃度警報器，材料花費大約600元，成功建立鋅-空氣電池的電壓與空氣中氧氣所佔百分比的變化關係，可以使用於生活中需要氧氣濃度監控的情境，未來還有許多延伸的利用方式，並進一步將本研究成果申請台灣專利。

本研究利用魚鱗含豐富的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，製成生物可分解塑膠，實驗過程利用廢棄魚鱗作為原料，加熱後製成魚鱗塑膠，其耐熱度、耐重性、平行拉力及生物可分解性都不錯，但成品質地較硬且空隙較多。為改善其結構，添加海藻酸鈉，解決純魚鱗塑膠無法完整密合的缺點，魚鱗海藻酸鈉塑膠耐熱溫度可達160度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，置於水中三天不被溶解，且生物可分解性佳，7天後可達100%分解。另外添加明膠改善魚鱗塑膠的物性及緻密程度。彈性較佳、耐熱溫度可達170度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，生物可分解性佳，但其疏水性較差。三種生物可分解塑膠比較後，魚鱗海藻酸鈉塑膠在各方面的物性表現較佳。

為了讓安全更有保障，我們在物理課及創發社中找到實驗題材，並設計與製作實驗模組。首先，前置實驗以雞蛋、高爾夫球與石頭的自由落體撞擊受力的情形，選擇適當實驗物體，並以其重力值作基準；其二、各類緩衝材料（泡棉、記憶枕、保麗龍、非牛頓流體）在不同厚度與不同高度下的吸收撞擊之實驗與探討，並分析之間差異；其三、探究固體實驗材料在兩種素材相疊在一起是否有加乘緩衝效果；其四、於兩材料間利用保麗龍、鼻涕蟲及磁鐵製造緩衝空間，觀察其影響；其五、用得到的實驗數據及簡單物理概念，應用在生活中。本實驗期望藉由結合簡單材料發揮最大效用，提供社會大眾製作相關防災及防護器具之參考，建立全方位的守護措施，以保障人民的生命安全。

本研究運用大氣水文資料庫的五分山雷達資料，經軟體程式碼編寫讀檔分析出2007年10月柯羅莎颱風侵台期間的雷達回波，發現如下： 一、此颱風結構非對稱且有類雙眼牆的結構，在靠近台灣時受地形影響有內外眼牆再度整合的現象。 二、眼牆大小在高低層不一致，並有週期性的震盪變化。 三、在颱風眼內下沉氣流範圍仍發展出對流胞的特殊性。 四、可藉由雷達回波應用在眼牆附近區域即時強降雨災害的預報。