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第61屆--民國110年

層狀高積雲與天氣變化之探討

我們這次研究,首先嘗試從斜溫圖分析穩定層與濕度對層狀高積雲(ACS)有何影響:(1).我們發現穩定層底部的高度愈一致,ACS的層狀結構就愈能維持住;(2).濕度決定ACS的雲量;(3).穩定層是經常性的、大範圍的分布。其次,我們也由雲系變化來探討ACS的形成方式:(1).若當天一早就出現ACS,大多是受到外來系統的影響─①鋒面的接近、②冷高壓系統的移動、③颱風的外圍環流、④華南雲雨區的東移或南方雲系的北移,而不同系統所形成的ACS雲況通常也具有某種規則性;(2).在雲系轉換方面,我們發現高層雲、積雲、卷雲和卷積雲都可以轉換成高積雲;(3).甚至在晴空之下,也可能突然就誕生出ACS。

在多邊形中尋找反正切函數是否搞錯了甚麼

本文由六個結合tan-1的等式及其所搭配的無字證明圖形出發,結合多邊形的性質發展出新的圖形,並以向量以及三角函數佐以證明tan-1與多邊形的全新等式,並且討論四邊形中四個角的不同狀況以得出不同定理。本文最大的價值在於:我們將國中學過的鏢形三內角相加等於一外角的特性加以運用到四邊形,並結合高中所學的三角函數以及反三角函數和利用了方格紙將圖形座標化後以內積公式去求出各個條件下四邊形的一般式,因此我們能夠利用此一般式快速地利用座標來去算出不同四邊形的關係式。而本文最大的特色在於,我們將大部分國中及高中所學知識融會貫通後,將其運用在我們報告中,且在本文中我們利用了假設各點並小心的驗算列出了各圖形在各個條件下的一般式。

奈米銀螢光增強機構之氣體感測

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質,以及與螢光分子的交互作用,來製作小巧的氣體感測裝置,以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分,首先為「有機相螢光複合材料之合成」,我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製,以最佳化其感測性能;其次為「微小化自組感測裝置之製作」,我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路,並用3D列印技術印製標準化感測器;最後一個部分為「氣體感測數據分析」,以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強,重複數次,以要求感測的再現性,並改變感測濃度,以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後,我們分析數據,以深入了解此種材料的感測性質。

「立」挽狂瀾-坡地崩塌現象及防治研究

本研究主要探討短延時強降雨下,坡地崩塌現象及尋求防治崩塌的解決策略。 首先,探討降雨對於坡地崩塌的影響,發現當雨滴粒徑越大、雨滴速度越大(亦即降雨強度越大),坡面崩塌體積越大,崩塌時間則越短。 其次,就坡地角度與組成之砂石粒徑進行探討,發現在短延時強降雨情況下,坡地角度變大時,崩塌體積較大、崩塌時間變短;而砂石粒徑越大時崩塌現象較不易發生,至於分層混合粒徑時趨於粒徑越大砂石越在上方現象,但當砂石間縫隙充滿水後,均極易因細微的擾動而造成大規模崩塌與滑動,其中粒徑越大砂石崩塌現象越明顯。 最後,探討在坡面植樹及加裝立柱均有助於減緩崩塌現象,在立柱加裝收集器進行雨水收集與排水,更能有效減少崩塌及裸露現象。

製備自組裝單分子層修飾電極檢測水中銅離子之研究

本研究開發一種檢測水質之創新技術,利用電化學阻抗分析 (Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)檢測水樣中微量銅離子。我們將檢測出的阻抗頻譜圖形套入對應的等效電路模型中,可得到溶液與電極表面之電荷轉移電阻 (Rct),並藉此推估溶液離子的濃度。本實驗研究確知:當銅離子濃度( [Cu2+] )愈低,溶液的Rct值越大,-log[Cu2+]與Rct 呈二次函數且與√(Rct )呈線性關係。溫度越高,溶液的電阻值越小,兩者呈線性關係。我們進一步採用平面 (2-TBA)、長鏈 (11-MUA) 及短鏈 (3-MPA) 三種硫醇分子進行電極表面改質,實驗結果顯示11-MUA與3-MPA硫醇分子皆對銅離子具有高度選擇性,其中11-MUA改質電極的量測極限可達0.0019 mg/L,且靈敏度較佳。本實驗研究量測模組具有優異的離子辨識能力,可實際應用於環境水質中銅離子之檢測。

「還有轉環的餘地」─探討鋼球位於自轉圓環上之運動

在一個旋轉的圓環內,當將鋼球放入其凹槽內可發現,在某些情況下,鋼球會沿著圓環向上運動,但在某些情況下,鋼球卻只是待在原地。本實驗不僅改進了實驗架設,也透過改變各種變因發現鋼球有許多不同的運動效果,並大致分為三階段,進行更深入的討論。之後利用程式模擬並逐步加入模擬修正,從起初的理想情況,到後面考慮旋轉、阻力等等,使模擬與實驗更為相似,也證明了理論之正確性。同時也利用VPython動態模擬,與實驗進行動態比較,更加完整的了解鋼球運動的效果。

「義乳」擋彈 ─討論矽膠義乳製作防彈頭盔之可能性

網路新聞啟發了利用矽膠製作抗彈防具。購買網路的矽膠進行實驗,過程中受限於馬祖對於BB槍的槍支限制,改採漆彈進行實驗。矽膠成型實驗發現:配方中B劑(硬化劑)比例越高,則成形的效果越好,但成形效果好不代表抗彈能力佳。乾燥實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾,依序2~5,配方6、7完全無法成形。彈性實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾,依序2~5,配方6、7完全無法成形。在射擊實驗中配方2和配方4較穩定,在中短距離有較好的抗子彈效果。且配方4能有效擋住子彈並不彈開。具有吸收能量的能力,更加的保護我們的身體!配方8在短距離的防彈效果極為優秀,之後實驗考慮以矽膠與與米水混和實驗,也許可以獲得更佳的效果!

正n邊形上不連續頂點所構成內接多邊形之研究

從正n邊形的頂點、各邊中點的選取定義出「正n邊形上不連續頂點所構成內接k多邊形」。 一、k的範圍限制 [(n+1)/2]≤k≤n 二、數量遞迴關係式 T_n (k)=T_(n-2) (k-1)+T_(n-1) (k-1) 三、數量總和 T_n=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗且T_n=((1+√5)/2)^n+((1-√5)/2)^n,n≥5 四、種類 R_n (n)=1_ ,R_n (n-1)=1_ ,R_n (n-2)=[(n-2)/2]_ , R_n (n-3)=[(n-4)/2]+[(n-7)/2]+[(n-10)/2]+⋅⋅⋅+[(n-3m-1)/2] 五、種類公式:取(n-k,2k-n)=d且d的因數為d_1,d_2,⋅⋅⋅,d_w, φ(d_i)表示不大於d_i且與d_i互質的正整數個數 (1) k為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-1)/2)!/[(n-k)/2]![(2k-n)/2]!) (2) k為偶數,n-k,2k-n為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-2)/2)!/((n-k-1)/2)!((2k-n-1)/2)!) (3) k為偶數,n-k,2k-n為偶數: R_n (k)=1/2k (∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k/2 (((k-2)/2)!/((n-k-2)/2)!((2k-n)/2)!+((k-2)/2)!/((n-k)/2)!((2k-n-2)/2)!+(k/2)!/((n-k)/2)!((2k-n)/2)!)) 六、T_n、R_n可能是新發現的數列。 七、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接 邊形 遞迴關係式 T_((n-2,m)) (k-1)+m⋅T_((n-1,m)) (k-1)=T_((n,m)) (k) 數量總和 T_((n,m))=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗⋅m^(2k-n) 八、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接多邊形,皆可由aa拼板、ab拼板、bb拼板組合而成,並找到各拼板的種類個數。

「殼」已再生─垃圾變黃金

本研究想了解如何利用馬祖餐桌上的美食淡菜所剩餘的淡菜殼,利用天然的淡菜殼廢棄物當材料,以環保意識的概念,去探討淡菜殼再利用的可能性。利用不同顆粒大小、水煮與烤過的淡菜殼添加不同比例的石膏和相同比例的水,找出最佳的吸水率組合,並探討其耐重性,是否易斷裂,進而瞭解是否有再利用的價值,期望有機會能進一步研究出更好的淡菜殼相關產品,點廢殼成金,為地球環保盡一份心力,也發掘淡菜殼的新出路。

綠電愛地球-葉綠素電池之探討

近年來國際各國紛紛提出新興能源與綠能相關之研究,而為了因應再生能源發電量不穩定,必須搭配儲能設備使電力輸出穩定,進而發展出許多儲能產品,在儲能系統中又因為電動車備受注目,使得電池設備最具話題性。本研究主要為探討葉綠素電池於不同操作變因下對電池性能之影響,藉以尋找最佳數據資料組合的條件並硏發性能最佳之葉綠素電池。因葉綠素電池可藉由酒精從植物葉片中萃取葉綠素溶液,不僅可以避免過多之能源消耗以及環境污染,同時期望將來能成為具有高安全及低成本的新能源系統。