第61屆--民國110年

我們準備了砂質土、黏質土並加入不同比例的生物炭，想要了解在乾旱(0.5倍水)、正常給水和淹水(3倍水)的情況下，兩種不同的土壤對作物生長狀況有什麼影響。透過基礎實驗一~五，我們發現生物炭具有吸水、保水、排水等效果；而在主要實驗一~六結果中，我們發現除了正常給水情境下，在缺水及淹水情境下，加入生物炭也能發揮其效能，會影響作物成長高度，使得作物成長高度因有加入生物炭而成長效果較佳。本次實驗我們只選用風倒木生物炭來探討以及蘿蔓萵苣作為種植的樣本，未來也許可以嘗試種植不同的作物，及拉大生物炭比例的加入對不同農作物的生長有什麼影響，或取用不同金門農作廢棄物製作生物炭，探討對農作物或土壤改良的影響情形。

從遮雨棚吸熱引發靈感，將太陽的光與熱分開來發電，讓太陽能板不因高溫降低發電並並延長使用壽命，然後再將分離後的電並聯使用，便是光熱分離複合發電構想，過程發現太陽光的熱分離後，會使發電量降低，可利用提高熱電轉換方式： 1.選擇紅外線IR塗料來提高透光與吸熱率 2.利用傳導、對流、輻射原理提高熱電轉換效果 3.提高致冷晶片發電關鍵在於增加吸熱與散熱端的溫差 最後利用所學，改裝環保水冷式設計，除加速散熱增加溫差以提高致冷晶片發電外，冷卻後的水也能當熱水再利用。測試後發現：照射時間越久，光電轉換電力依舊可維持發電效果，而熱電轉換則會越來越好，甚至有機會彌補因吸熱降低透光率所減少的光電轉換電量。

本研究探討台北港突堤效應對挖仔尾自然保留區蟹類生態的影響，研究期間：2020年5月至2021年6月進行本保留區蟹類、貝類、土質、水質調查，利用穿越線研究結果比對2003~2017年相關報告。研究結果：突堤效應加速本保留區堆積作用，近20年來，外側沙地增加21.3公頃，造成潮間帶土質泥化、水深變淺、辛普森蟹類生物多樣性減少22.8%、蟹洞密度減少26.2%、蟹種減少20%、食用貝類單位密度減少90%、周邊海域嚴重淤積、重金屬汙染增加，使漁民生計遭受嚴重影響。近年來，每年淤積速率5公分，漲潮時潮間帶水深只剩100公分。再過20年，本保留區整個中央潟湖將被淤積泥沙完全覆蓋。整治措施只能減緩淤積，希望在本保留區消失前，喚起大眾與政府重視，有效減緩其淤積速率。

自然課「水溶液」單元，我們好奇怎麼得知溶液中溶質的濃度？鹽是生活中常用的佐料，但鹽攝取過多有礙健康，因此我們決定探討溶液中的鹽度檢測。針對純鹽水，自製比重計、光折射率及通電電流都是可行的方法，鹽的濃度越高，比重計的沉水深度越淺、光的折射角越小、通電電流越大。加了糖的雙溶質溶液，自製比重計、光折射率都會產生偏差，糖的濃度越高產生的影響越大，運用光折射原理的市售鹽度計也一樣會產生偏差；通電電流的檢測方式，糖濃度5％以上，電流會受影響而變小，但當糖濃度5％，通電電流並不會產生明顯影響，因此我們以通電電流來檢測市售火鍋湯底的鹽度，能有不錯的成效。改以太白粉為第二溶質會產生黏滯性，適用的濃度則為3％。

二維碼在我們的生活處處可見，不僅比一維碼儲存更多資訊，我們還可以利用智慧型裝置讀取，快速又方便，我們想利用這樣的特點在導盲磚上設置二維碼，配合導盲手杖安裝智慧型裝置。我們挑選二維碼中的QR Code來進行實驗，先從QR Code的由來、基本架構和製作方式加以觀察試作，接著探討改變它的各項元素：QR Code的內容形狀、配色、遮蔽讀取情形，接著把QR Code轉換成貼在導盲磚範圍大小上進行研究，再加上安裝智慧型裝置在手杖上的距離與地面夾角的實際測試，歸納出安裝具有QR Code導盲磚，配合手杖上的智慧型裝置，讓視障者能用聽的就知道現在所處的位置資訊。

研究首度發現果莢兩種捲法，是因果皮的三種細胞薄壁細胞、厚壁細胞及纖維的排列及厚度不同導致，其中厚壁細胞收縮最大。成熟時 內果皮收縮較外果皮多， 常瞬間爆開，之後形成 內捲式 螺旋 測得種子最遠達 9 公尺，平均速度 6.5 m/s ，彈出力最大 0.55 N ；老化後，形成外翻型。 纖維斜向造成螺旋，越平行越規律 ，在螺旋中發現內捲外翻的單節螺旋長與纖維夾角和果莢旋轉圓周有不同 的數學 關係。果莢 傳導不佳，但可吸 放 水蒸氣及輻射熱，改變含水 量 ，促使 開裂 及捲度的改變。 分析 22 個果莢 的 型態，加上以高溫尼龍線材及 乳膠模擬 纖維與厚壁細胞，發現 果皮 收縮 程度 大 、 寬度越小及 纖維角度 越大會使捲度提升， 另分析五種果莢 也得證。各果莢已演化出特有開裂與捲曲幫助傳播。

本研究意旨探討印度洋偶極震盪（IOD）與北印度洋熱帶氣旋之間的關係。因氣旋原始數據過於複雜，在簡化氣旋各項數據後與再與不同IOD年份做比對，找出IOD與氣旋間 的趨勢，並以T檢定驗證兩者間關係的信心度，增加研究可信度。 研究結果顯示發生印度洋偶極現象的年度，其年最大氣旋強度平均值與年總氣旋能量指數平均值，均顯著高於正常年。且東印度洋生成的氣旋傾向生命周期較短但強度較強，西印度洋生成的氣旋則傾向生命週期長而強度較弱。

第一代版的瓦斯爐節能熱水器製作是在爐架外圈包一層薄的銅片，增加熱收集面積，銲接銅管環繞外圍通水循環收集熱能，二代瓦斯爐節能熱水器製作的水路是在設計在瓦斯爐節能熱水器裡面，熱收集面積效率更佳，水道收集四面八方熱量，這樣產出的熱水溫度比一代高。我們將瓦斯爐節能熱水器做成內凹式斜面，這樣火到鍋底時會在將熱能反射到瓦斯爐節能熱水器斜面，讓熱能更集中在鍋底且防風效果佳。 系統功能方面，當瓦斯爐開火後，「瓦斯爐節能熱水器」溫度感測器偵測到溫度上升時，水循環便開始啟動回收熱量。設有水位偵測器，當儲水桶內水量有變化時，顯示介面的水位指示燈會顯示訊息。熱水管路有加裝洩壓閥保護，避免壓力過高造成危險。使用者也可以透過手機APP 監控系統情況。

本研究從紅外線警報器優化、安裝、環境等變因探究感測效果尋求應用時達最佳效果。研究發現： 一、優化探究：發射器以電阻R1並聯、感測器以電阻R10串聯及升壓設計，可提升警報器功率。 二、安裝探究：警報器安裝高度對感測距離影響極小，紅外線垂直牆面感測效果較佳，串接雙紅外線設計，可提升感測範圍達市售警報器的120度。 三、環境探究：(A)環境顏色需考慮入侵者衣色，紅衣最易感測到，黑灰花衣最難感測到，兩者感測距離差2倍，地板顏色對感測距離影響極小。(B)環境照度黑夜與燈光下感測距離差距很小，背光屋簷下感測距離是黑夜的1.3倍；陽光下警報器無法運作，盼未來學得程式、晶片等專業可解決陽光干擾困境。(C)天候會影響感測效果，晴天優於雨天。

銀合歡是澎湖島及台灣山地普遍存在的強勢外來植物，本篇利用自製燒碳爐將銀合歡燒製成生物碳及活性碳，與市售符合NSF-42規範的椰殼活性碳比較。自製銀合歡活性碳於甲基藍色素吸附脫色實驗中，在攪拌2~5分鐘即吸附甲基藍色素，此外吸附甲基藍色素後無法再釋出，導電性與乾電池的石墨棒相當，12小時吸附93%以上醋酸分子，其表現能力與市售椰殼活性碳毫不遜色，未活化的銀合歡生物碳也呈現相當的吸附能力，實驗室高溫爐製的銀合歡活性碳性質更是超越市售椰殼活性碳。本篇結果提供外來物種銀合歡砍除的經濟誘因，提高廢棄物經濟效益並符合碳保存的環保趨勢，達到兩全其美的解決方式。