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第60屆--民國109年

決剩Food,這「咖」油夠厲害—咖啡渣油抗紫外線效果之研究

因應咖啡消費量與日俱增,產生大量廢棄咖啡渣的問題,我們想找出咖啡渣的再利用價值。本研究先以不同溶劑、體積、溫度浸泡咖啡渣,將濾液經蒸餾設備濃縮取得咖啡渣油,找出抗紫外線效果最佳的條件;再比較不同沖煮方式、烘焙程度的咖啡渣,萃取出的咖啡渣油抗紫外線效果;最後將最佳抗紫外線效果的咖啡渣油與市售防曬品,照射紫外燈與塗抹在豬皮上比較。實驗結果顯示,咖啡渣油具有良好的抗紫外線效果,冷泡淺焙咖啡渣100 g,以150 ml丙酮,常溫浸泡,所萃取出的咖啡渣油抗紫外線效果最佳。利用「小畫家」軟體比較豬皮照射前後顏色差異,發現咖啡渣油防曬效果與市售防曬品PA+++效果接近。希望未來能應用在各式防曬用品,達到綠色環保的效益。

懸浮前進吧!磁浮列車

我們用樂高積木自製磁浮列車,卻發現懸浮平穩沒有想像中容易,於是開始一系列有關單面牆懸浮、摩擦力與綜效磁力的實驗,想找出列車懸浮平穩的秘密。在不同材質的單面牆摩擦力實驗中,利用列車可移動的最小軌道傾斜角度畫圖估算摩擦力,並與掛砝碼最大靜摩擦力的實驗數據比較,得到一致的摩擦力結果:木頭磨光滑 < 木頭 < 壓克力 < 砂紙。 列車的懸浮高度與重量有關,懸浮平穩會有一靠牆的力,須鋪置寬軌道,列車外側磁鐵對齊軌道正上方,靠牆內側磁鐵對齊軌道左側。列車在單面牆(木頭磨光滑)成功懸浮的力平衡狀態為:靜摩擦係數0.28,重力59gw,正向力12.5 gw,列車與軌道的綜效磁力60 gw,水平夾角78 度。最後運用電池或太陽能板加裝風扇驅動磁浮列車前進。

打「皂」健康人生~自製防疫抗菌手工皂

COVID-19肺炎病毒肆虐全球,強調用肥皂多洗手,已是大家認為最有效的防疫作為。有鑑於此,本研究希望透過學習肥皂製作過程,探討「皂化反應」的溫度、重量與pH的變化,以及「皂化現象」的影響因素,最後嘗試製作防疫抗菌手工皂分送給全校班級,共同為防疫盡一份地球公民的責任。研究中分別觀察皂化過程的pH值、硬度與去污力,發現皂化過程中的油品種類、油品溫度、鹼水與油品間的溫度差、氫氧化鈉的量、油品比例、環境溫度,都會不同程度的影響成皂情形。我們也發現,在實驗中設定的任何溫度都能成皂,而非一般認知的特定溫度。最後,利用實驗室培養的純化大腸桿菌,測定以艾草液、左手香液製成的肥皂有不錯的殺菌效果喔!

色粒分明~探討本氏液與還原醣變色反應

本實驗以市售本氏液與自製本氏液與葡萄糖、果糖、麥芽糖等還原醣反應,證明課本上以藍、綠、黃、橙、紅的顏色變化來顯示葡萄糖的含量多寡有誤。透過過濾觀察產物顆粒、濾液混色實驗、利用廷得耳效應以雷色光照射觀察產物顆粒大小、及溶液靜置、離心等實驗,發現藍、綠、黃、橙、紅顏色變化可能是奈米級(顆粒大小介於10-9~10-7 m)的紅色氧化亞銅,與藍色硫酸銅溶液混色結果,故不能以顏色變化來代表還原醣的多寡。若要定量葡萄糖,可由葡萄糖與本氏液反應的「顏色與反應時間關係對應圖」中,反應終點顏色(紅色)到達時間來定量葡萄糖。

螞蟻吊大象

為了解「螞蟻吊大象」課程中脆弱的火柴棒如何撐起六、七瓶礦泉水,我們設計實驗包括三根木棒的粗細或長度改變、木棒接觸面的材質、載重系統的整體環境等,探討承載架運用什麼方法撐起重物、如何增加承載架負重能力,發現改變各種變因能影響承載架負重效果:當木棒纖維強度不足時,承載架倒塌的原因為木棒斷裂,當木棒纖維強度足夠時,會因繩子受力拉長,最終導致傾斜倒塌。在實驗過程中了解承載架載重原理,嘗試應用於生活之中,設計能夠隨處掛起的環保杯袋,並且對力學有更深入的了解。

小戴陪你練球─自製羽球練球機

「小戴教練」是我們利用馬達及車輪自製的羽球練球機。一次可裝載60顆球,射程可達到6公尺,而且能左右掃射。我們利用tracker運動軌跡軟體進行分析,以真人教練餵球訓練時所發出的球路進行對照 。改變射球的快慢、角度、強度、找出小球、挑球、平球、長球等不同球路模式。最具獨創性的是「小戴教練」的製作不需要寫程式,而是以滾輪及滑梯達到有效送球,資源回收的材料及簡易的機器組裝方式可讓其他同學們自行仿製。研究團隊在製作過程中不斷測試練打,雖然無真人羽球教練,但我們鼓起勇氣全員代表學校首次參加108學年度臺北市教育盃羽球錦標賽,訓練過程中,證實「小戴教練」羽球練球機實用又好玩。

炎之呼吸-火焰燃燒時間與空間、位置的關聯性探討

在這個實驗中,我們針對火焰在燃燒時,它所在的「空間形狀」與火焰的「位置、高度、長度」,來量測燃燒時間,期待利用量測出來的數據,配合自然課課程中有關「熱的對流」來推論,並找出一個適合燃燒的條件;實驗時,我們選用圓柱、四角柱、圓錐三種形狀的玻璃瓶,搭配五種不同的點火點高度、二種火焰長度來取得數據,其中圓柱、四角柱,除了在「瓶口圓心測量」,另也測量了「偏向瓶口邊緣位置」數據來做比較,圓錐因為瓶口較小,只測了圓心,實驗初期,遭遇到不少問題,如「火點不著」、「火焰變長」和「排除廢氣、冷卻」等問題,經過大家討論後解決,最後依數據來推論「瓶子形狀」與「火焰的高度、位置、長度」,對於「燃燒時間長短」的影響。

起死回生~復活的保麗龍膠

本研究想解決用剩的保麗龍膠在瓶子裡變硬、擠不出來,只好丟棄的問題。當嘗試把不同種類溶液加入乾膠裡、製作重製膠,並測試承重力後發現: 一、濃度50% ~ 95%的酒精、木精、松香水、香蕉水、環保去光水都能製作出具有黏性的重製膠。 二、不同配方的重製膠分別黏合三種紙類與非紙類材質物品的效果不同,黏合不織布與其他材質物品的效果也不一樣。 三、以乾膠重量與 95%酒精溶液量約 1:2 的比例來做重製膠,是較佳的比例配方。 四、用75%和95%酒精可去除泡棉膠,並能把舊膠再利用製作成留言條。

「星」火相傳-星光黏土與自製耐火配方之研究

我們從網路看見一位國外網紅破解了星光配方,重現星光耐火效果!讓我們對耐火黏土產生興趣,自製檢測裝置進行耐火黏土配方與原理探討。 我們分析耐火黏土的基本組成有「黏土粉、黏膠、膨鬆劑、添加物」四類材料,測試出最佳耐火配方①黏土粉:玉米粉、②黏膠:白膠雄獅或糯米膠、③膨鬆劑:小蘇打、④添加物:增加軟度—漿糊;降低溫度—明礬、硼砂、滑石粉。歸納出黏土耐火原理是表面受熱產生膨脹碳泡沫,內部產生千層派或多孔洞麵包結構,小蘇打產生的CO2取代孔隙的空氣,產生耐火效果。 我們調配自製三種耐火黏土配方「白膠雄獅明礬」、「糯米膠硼砂」、「糯米膠滑石粉」,其耐火效果都優於國外網紅配方,且可塑性更佳,甚至誤食對身體無害。

吃格子大亂鬥

從遊玩Dots and Boxes中3×3的遊戲設定中發現必勝法,藉此推廣其方法至大小2×n的的狀況下,尋找其中的相關規律。