全國中小學科展

依相關評語查詢

探究精神獎

可以拉~絲嗎?市售鮮乳殺菌條件及拉伸溫度對莫札瑞拉起司之影響

本研究以四種不同殺菌條件之市售鮮乳試製莫札瑞拉起司,並與生乳進行比較,結果顯示僅RM65 組和HTST 72組成品具拉伸延展性,且RM 65組具顯著最高的製成率和含水率、顯著較低的TPA最相近;後續再以不同拉伸溫度為變因對瑞穗極制鮮乳所製之起司進行品質探討,發現其製成率隨拉伸溫度上升而下降、硬度值和截切值則隨拉伸溫度上升而增加,其中以65℃進行拉伸的組別擁有較佳的製成率、外觀顏色、柔軟度和拉伸延展性,可做為一般民眾在家自製莫札瑞拉起司時可輕易取得之乳源,期能為受紐西蘭乳零關稅衝擊的國產鮮乳開發創新產業出路,朝向多元發展,為本土酪農產業鏈注入新動能。

北極地區河口水體自然對流現象之實驗探討

本研究旨在探討北極地區河口水體之自然對流現象,並解析其特殊羽流形態與形成機制。我們調配不同濃度的食鹽水模擬海水與河水進行實驗,使用壓克力水槽建置鹽水與淡水的對流環境,以模擬河海交界處河水與海水的交互作用情形。此外,利用注射筒與自製水槽模擬河水局部對流形成羽流(Plumes)之情形,並測定不同鹽水濃度的羽流之流速。實驗結果顯示,鹽水與水之密度差較小時(鹽水鹽度小於20 psu),對流速度較慢且較易形成穩定蘑菇狀羽流;反之,鹽水與水之密度差較大時,對流速度較快,容易產生不穩定蘑菇狀羽流。

探討特定因素對馬倫哥尼效應的影響

本研究探討乙醇水溶液滴入沙拉油中之液滴分裂行為,分析液滴滴落高度與有限邊界對液滴分裂行為影響。研究液滴擴散最大、分裂完成與分裂後兩分鐘的最終狀態,並修正反應時間模型。結果顯示,滴落高度越高擴散範圍與分裂液滴數量增加,最大擴展直徑呈U型變化,反應時間於中間高度(約10cm)出現局部最小。邊界越大時分裂更完整,液滴平均面積較小,邊界過小則影響母液滴為維持最小表面能而收縮、分裂的速度,使反應時間增加。首次提出液滴內縮機制,觀察到液滴分裂未完成即出現內縮(TypeII現象),由乙醇與水揮發差異導致擴散接著內縮形成圓環,為文獻未提及之新現象。整體結果補充液滴分裂行為,未來可應用於微流體與表面張力相關研究。

「曲」之有道,「蛤」才知道

本研究以蛤蜊殼粉摻配水泥塊所構形的河道坡堤及形狀為主題,透過自行設計的落錘重力、摩擦力實驗,探討不同比例蛤蜊殼粉摻配的水泥,對水泥塊特性的影響;模擬不同坡道形狀與結構,比較對水流與生物 棲息的影響,結果發現20%蛤蜊殼粉摻配的六邊形蜂巢水泥塊能承重達218kg/ 片,耐衝擊性佳。摻配比例越高,吸水率增加、釋水量較少。蛤蜊殼粉μs≈0.81>顆粒μs≈0.58,蛤蜊殼粉的平均粒徑及偏差值為0.028+_0.016毫米,有利於水中生物攀附。梯形、長方形、平行四邊形的凹凸交錯坡道能有效減緩水流速度和堆積作用且黑殼蝦亦偏好此結構的棲息環境。本研究為了改善傳統水泥溝渠生態不友善的缺點,展現 蛤蜊殼粉水泥塊在生態共融、資源再利用與綠建築應用上的潛力。

轉呀轉~凸多邊形車輪與曲線的關係

本研究希望能找出一種能使多邊形車輪平穩前進的曲線方程式。由於車輪之中心高度不變時即可達成平穩前進的目標,本研究先是追蹤正多邊形的中心正下方與該圖形的交點所形成的曲線,得出此曲線圖形的方程式。接著因圓內接多邊形可切割成多個直角三角形,利用畢氏定理與三角函數推導,得出圓內接 n 邊形車輪的中心在同高度下滾動時,中心正下方與該圖形的交點之曲線恰為懸鏈線方程式。 在刻劃完正n邊形的情況後,進而推廣至一般圓內接 多邊形以及勒洛多邊形的相關特性。在未來,將可以為多邊形車輪的設計與運行提供新的思路,並可能在交通、機械設計及自動化設備中發揮重要作用,了解懸鏈線的特性將促進相關技術的創新與發展。

大氣常壓微電漿合成共價有機框架應用於光催化降解汙染物

本研究使用一種快速、環保的共價有機框架(COF)合成技術,並應用於水中有機污染物的光催化降解。相較於傳統高溫高壓或需有機溶劑的合成法,本研究採用大氣常壓微電漿技術,在室溫條件下、以水為溶劑,於一小時內快速合成COF,展現綠色化學優勢。合成後以XRD與FTIR確認其具結晶結構與C=N官能基,均證明反應成功。實驗結果顯示,該COF能有效降解結晶紫(CV)與亞甲基藍(MB),分別在40與20分鐘內達到56.12%與68.09%降解率,明顯優於未加COF只照光的對照組。動力學分析亦符合擬一級反應模型。SEM影像顯示其具高度有序孔洞結構,有助提升光催化效率。本研究證實大氣常壓微電漿合成COF具高效率、低能耗與環境友善等優勢,未來可望應用於廢水處理與環境淨化等領域。

次方總和公式的拓展

本研究以推導Sm(n)=(n∑k=1)km 一般自然數m次方總和的遞迴關係為起點,並進一步將其轉化為巴斯卡三角矩陣中的線性方程組。透過使用消去演算法,發現Sm(n)的多項式係數不論m皆由白努利數列控制。接著證明白努利數bk的重要規律,推廣次方總和公式在非正整數的意義。再用次方總和公式來加總任何解析函數(平行加總泰勒級數),整理得Euler-Maclaurin 求和公式,然而此無窮級數通常會發散,透過數種技巧估計餘式項上界獲得最佳近似部分和,用以求巴爾賽問題(Basel Problem)的近似解至小數點後18位。

彗星彗尾實際值與理論值的對比

本研究旨在探討彗星塵埃尾與離子尾之方向與長度的形成機制,並建立數學模型與Python模擬系統,以模擬彗尾在不同時間與位置下的形態變化。我們選取哈雷彗星、海爾-波普彗星與C/2020 F3 (NEOWISE) 為樣本,蒐集歷史觀測影像並進行模擬對比。研究結果顯示:模擬所得的彗尾角度大致與實際觀測相符,且太陽輻射壓比例因子β與彗尾軌跡偏移程度高度相關。本研究所建立的模擬系統與公式可作為未來觀測與預測彗星彗尾形態之基礎。

飛砂走石-探討石英砂在不同條件下可承受的最大重量

本研究探討砂子在不同條件下分別可承受的最大重量。經過簡單試驗後,就材料取得的合法性、便利性、穩定性等考量,我們選擇用市售不同粗細的石英砂(細砂9V、中砂5V及粗砂2V)作為實驗的材料。在實驗中,我們用不同粗細的石英砂,加入不同水量,均勻混合並分別定型後,經由自製裝置固定後在砂子上逐漸增加所施加的重量,探討砂子至崩塌前所能承受的最大重量。藉由實驗我們觀察不同粒徑的砂子在加入不同水量下可承受最大重量的變化,分析這些因素對於砂柱可承受最大重量的影響。此外,我們利用熱風乾燥法,證實砂柱在水分含量降低下,會破壞結構穩定性,導致砂柱的承重力降低。最後用自製設備利用重量法來探討液體表面張力對於砂粒的結構之影響。

一天當兩天用—探討縮短光週期對景天酸代謝(CAM)植物之影響

本研究探討縮短光週期是否影響CAM植物的酸週期變化與氣孔狀態,及其對植物生長的影響。挑選常見的絕對CAM植物落地生根、蝴蝶蘭與仙人掌進行實驗。在自製生長箱中,利用Arduino搭配適當元件,設計程式控制光照週期與風扇調節溫度。實驗共分四種光週期,光照(L):黑暗(D)分別為3L:3D、6L:6D、3L:9D與12L:12D(單位:小時)。結果發現葉片汁液可滴定酸濃度與氣孔開閉大致上隨光週期變化,但不同植物的最佳生長光週期不同。顯示縮短光週期對不同CAM植物的影響不盡相同。其中蝴蝶蘭在光週期6L:6D的生長速度優於對照組自然界中光週期12L:12D。而光週期3L:9D蝴蝶蘭24小時獲得總能量只有別組的一半,但葉片長度增加量超過其他組的一半,推測能量利用效率較佳。