全國中小學科展

第59屆--民國108年

水中鑽戒- 探討不同條件下對水鐘形狀的影響

清洗高腳杯時,發現水出現奇特形狀,決定研究水鐘。探討的變因包含擋水片的大小與形狀、水管粗細、出水量、出水口高度及不同表面張力的液體。發現流速不同時,固定溶液的水鐘長寬比變化不大,但不同溶液有不同的水鐘長寬比,表面張力愈大,水鐘愈矮胖。水鐘的寬長比與表面張力的關係圖為固定斜率的直線。也發現流速愈快,水鐘愈大。當擋水片為3cm及水管粗細為直徑1.29 cm時,都可以出現最大的水鐘。當出水量愈大,造成的水鐘愈大,形狀也愈矮胖;出水量太大,則出現水傘形狀。當出水口高度愈小,愈容易出現水鐘形狀,愈遠,則容易出現水傘形狀;而出水口高度愈大,則水鐘形狀愈矮胖也愈大。不同形狀的擋水片,則會在出水口高度較大時,出現水花瓣。

在毛「毛細」雨中,「紙」為你綻放

我們探究了影響紙花開花的因素,包括紙張種類、纖維與摺線方向、紙張寬度、花瓣瓣數以及摺(壓)的力量、水溫等。結果發現,紙花並不會因紙張寬度的不同而受影響。但紙張種類選擇報紙和未印刷的報紙才會開花,且必須使摺線方向與纖維方向互相垂直。另外,我們也發現了花瓣瓣數如果越多,則紙花開得越快;還有摺(壓)的力量越小,紙花開得越快。 此外,在夾角90°纖維方向中,不同花瓣長度的紙花,花瓣都會展開。在夾角90°纖維方向中,不同寬度的紙花,花瓣都會展開;而在夾0°纖維方向中,不同寬度的紙花,則是全部都不會開。不同摺花瓣的力量與不同花瓣瓣數同時改變時,皆可讓紙花開花,但十二瓣是開得最快的;而當水溫越高時,紙花的開花速度越快。

好個!不數和―兩數之和不在同一列

從1到5的連續正整數中,我們需要至少兩列才能做到任兩數之和不在同一列,分別是1、3、5與2、4;如果題目改成從1到8的連續正整數也要至少兩列,分別是1、2、4、8與3、5、6、7為任兩數之和不在同一列(Bezuszka & Kenney [7], 1983)。因此我們定義如下:在n橫列m直行中,第1直行放入1到n的連續正整數,第2直行放入(n+1)到2n的連續正整數,第3直行放入(2n+1)到3n的連續正整數,依此類推到第m直行放入(nm-n+1)到nm的連續正整數,但任兩個數字之和不在同一橫列,這樣的排列組合是否有技巧可以造的出來呢? 先從2列3行算到3列5行,再用數學的觀念研究n列任意兩行加法規律,然後使用等差數列的技巧逐步完成6列14行,最後用4列做例子完整呈現造法技巧。

水來土掩-聚乙烯醇(PVA)對校園土壤理化性狀及團粒保水之研究

本研究探討校園土壤種類及性質,嘗試添加不同濃度聚乙烯醇於土壤中。實驗結果顯示,PVA溶液濃度越高,EC值越高,可增加土壤EC值。PVA溶液為弱酸,降低土壤pH值。添加PVA溶液於土壤中,可調整土壤的pH值及EC值。 聚乙烯醇可溶於水,常溫配置之PVA可在溫水下攪拌即能完全溶解,再利用日曬吸收熱量大量配製操作容易,也減少電能消耗。 校園土壤有不同質地分佈,相繼的也會影響到水份入滲時間及保水能力。Area 2及Area 6土樣隨著PVA溶液濃度降低至2%以下團粒化效果更佳。入滲實驗發現Area 6,0.4%以上的PVA溶液在滲透時,會使土樣產生中斷以致於上層的PVA水溶液無法再入滲。綠豆萌芽與生長試驗可知低濃度PVA對種子萌芽與生長的能力,無顯著的負面影響。

環保奈米「魔粒」-對有機廢料吸附及降解之探究

水質中有害的有機物污染一直都受到關注,為了處理污水中有機物污染問題,通常會使用吸附劑、降解劑或相關試劑來進行處理,為了降低處理流程費用,降解後試劑再回收是十分重要的議題。 本研究以活性碳為核心與鐵磁流體複合後,以還原劑來還原奈米銀粒,並照光塗複於碳-鐵複合體表面。接下來進行表面改質後,以水熱法將二氧化鈦塗附於碳-鐵-銀複合體表面,得到最後複合產物。實驗中進一步探討以自製複合物試劑在可見光催化下降解亞甲基藍以及自製複合物試劑回收的效果。結果顯示:試劑平均回收率可達 96.2% 以上,對亞甲基藍溶液的降解率,在1.5小時內可達 86.6%。

「蕉」不「保」夕─植物保護資材對香蕉白絹病的防治

本實驗比較亞磷酸加氫氧化鈉、亞磷酸加氫氧化鈣、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氯化鈣等對環境無害的植物保護資材,對香蕉白絹病之防治效果,並將上述資材調配成不同培養基,調查白絹病之生長狀況,同時也接種於香蕉幼苗活體上觀察其防治效果。 在培養基實驗中,碳酸氫鈉、碳酸氫鉀對白絹病的抑制效果最佳。氯化鈣幾乎沒有抑制效果。於香蕉幼苗植株測試結果,亞磷酸加氫氧化鈉施藥兩次對植物保護效果較一次佳。亞磷酸加氫氧化鈣對白絹病的抑制效果更優於亞磷酸加氫氧化鈉、碳酸氫鉀。碳酸氫鈉病斑程度最嚴重,僅優於噴水之對照組,以及施用氯化鈣之組別。所以激發植物免疫系統的亞磷酸(H3 PO3)防治優於殺菌效果的碳酸鹽類。

虻飛鳳舞-發「糞」向上

本實驗我們探討黑水虻的生活環境與飼養方式,實驗包括記錄濕度、溫度、pH值之變化作為基礎,延伸研究黑水虻在飼養過程中,廚餘及沼渣的消耗效果。在前置養殖時找出問題與困難點,確立飼養黑水虻時的相關條件,並向有飼養經驗的人請教適合黑水虻的飼養條件,最終目標在於能夠穩定的飼養黑水虻後,利用黑水虻食性廣泛的特性,餵食沼渣、廚餘及混合(沼渣+廚餘),並且研究黑水虻消耗的效果,達到減少環境汙染的目的。

紫化為淨-三元鹵氧化鉍及其複合類石墨相氮化碳(g-C3N4)特性與降解結晶紫(CV)活性之研究

鹵氧化鉍是第三代太陽能電池的材料,受到極高重視。鹵氧化鉍和g-C3N4皆為可見光光觸媒,將其彼此複合可增加其活性。研究利用水熱法 (hydrothermal method) 在高壓釜 (autoclave) 中合成三元鹵氧化鉍及其複合物 (BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq、BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq/g-C3N4),成功做出鹵氧化鉍的一系列化合物,並檢測其特性。三元鹵氧化鉍及其複合物是可見光驅動之光觸媒,因此將其降解結晶紫染料(Crystal Violet, CV)來評估其活性。在pH值為1與4時觸媒樣品光生電子電洞的重組率較低,此對於降解效率有益。在沒有複合g-C3N4的情況,BC1B1I1-4-100-12樣品降解結晶紫的效率最為理想。而在pH值為10且有複合的情況,BC1B1I1-10-100-12-10wt%g-C3N4樣品降解結晶紫的效率最為理想,其光催化降解效率增為1.8倍。因此,複合光觸媒可增加降解效率,更有效處理紡織與染整等有機廢污水,大大減少廢污水的污染。

穿越「波」油路的冒險之旅——探討油滴與波的交互作用

此研究是關於液滴在震動液面上彈跳所產生的行為。儘管這個實驗很明顯是屬古典物理範疇,卻發現許多「類量子」的現象,所以嘗試尋覓兩者之間的關聯與互動。此實驗選擇以矽油作為實驗樣品,將其盛裝於容器裡,並放置在震動臺上使容器鉛直簡諧運動,於容器中央擺有一塊和器壁緊密接合的壓克力,稱之為「障礙物(Barrier)」,它的作用是使該區域的液體深度驟降,減慢矽油漣漪的波速。在開啟震動臺後,用細棒挑起油滴,由於彈跳時,油滴和油面會產生一層薄薄的空氣層,讓油滴得以在油面上進行彈跳而不致墜入油體中,在它彈跳的同時油面會產生漣漪驅使油滴移動。此實驗的研究主要探討這些變因如何隨不同的條件而變化,從中找出趨勢或關係,進而建構合理的模型。

花現小精靈--大花咸豐草花朵上之長鞘寬頭實蠅的生態初探

長鞘寬頭實蠅經常出現在大花咸豐草上,在彰化縣沿海地區、1號省道沿線及八卦山區的九個調查鄉鎮市皆可發現,沿海地區統計的數量最高,約29.05%,從107年12月至108年5月在學校附近調查長鞘寬頭實蠅,發現在六個月內,長鞘寬頭實蠅穩定的出現在大花咸豐草上,而在三大調查區域內個體間並無地域性的差異,雄蟲體長約3.58mm,雌蟲體長約4.76mm,僅有翅膀上的黑色斑點有些許差異,雄蟲有極短的交配器,約0.1mm,雌蟲有較長的產卵管,約0.5mm,雄蟲會主動尋找雌蟲進行交配,交配前並無求偶行為,交配時雌蟲會將產卵管以90度垂直往上和雄蟲交配器結合,在生殖行為實驗中,每隻雄蟲都會找到雌蟲交配,雌蟲大都會和裝置內所有的雄蟲交配。雄蟲有明顯的空間競爭行為。