全國中小學科展

第62屆--民國111年

觀「茶」思維-酸柑茶中總酚含量與還原力之特性探討

茶湯中的兒茶素、多酚類等天然抗氧化劑其皆具有抗氧化活性,多酚類是茶湯中主要具有生物活性的成分。其中,客家酸柑茶屬於重發酵茶和老化茶的一種,又名為客家普洱茶。本實驗以1年、3年、5年、6年酸柑茶為研究主題,以茶種加工方式的不同及貯放年份作為研究方向,再以總酚含量測定及赤血鹽還原法進一步檢驗多酚含量與抗氧化活性變化。研究中發現,以3年酸柑青茶葉/果皮的總酚含量(444.22ppm/482ppm) 及赤血鹽還原力(471.83ppm/455.71ppm)所具備的抗氧化性最佳。訂定酸柑茶為主題分析意義,在於通過結合傳統客家文化精神與科學研究分析,期許能產生更大的文化經濟價值。

你很「形渦」!-多邊形渦漩(Polygon Vortex)的幾何性質與受力分析

本實驗源自於IYPT競賽中的實驗主題之一,其目的在於探討水旋渦的多邊形幾何性質與其相應變因。該問題打破了我們對於渦漩應該是圓形的基本認知,又在查詢相關資料時發現該流體性質在龍捲風、颱風與木星極點上等渦旋結構也具相同現象,因此我們決定探究多邊形渦漩的邊形結構與流體黏滯力、轉速、液體深度之關係,並探討流體形成多邊形之流場變化。在實驗結果中我們發現液體的黏滯力越高、水面離轉盤深度越高所需形成多邊形的轉速越高,但轉盤下水深與多邊形的邊形形成較無影響,另外,液體流速在邊形的邊角上較快且具備小渦漩的性質,可以用Kelvin-Helmholtz instability進行討論。我們期望在未來可以將此延伸應用於渦流分選器或是對於渦漩成因的理解上有所助益。

苔(球)盆栽培養及室內空氣淨化能力之探討

我們以真苔、扭口苔、鳳尾苔、鱗葉苔為觀察研究樣本,希望能培養出良好的苔(球)盆栽,並了解苔(球)盆栽對室內空氣淨化的效果。依據研究觀察四種苔植株結果,發現如下:(一)鱗葉苔耐旱性最佳,鳳尾苔次之,扭口苔、真苔最差。(二)耐酸性實驗中,pH<5時,生長情形都不佳,推論酸雨不利其生長,在戶外種植,可監測空氣品質。(三)每日光照4hr,苔植株生長狀態是最好的。(四)以多肉土種植成長良好,但與咖啡渣混合後,咖啡色素顏色影響植物外觀和生長,因此咖啡渣並不適合做為它們的培養基質。(五)苔(球)盆栽對PM2.5的移除能力最佳,對甲醛和揮發性有機物(TVOC)也有明顯的移除效果。(六利用廢棄絲襪、不織布製作苔球盆栽,苔植株可正常生長。

聲死一瞬間-密集板x防疫口罩再利用x校園樹種抗噪大作戰

為改善環境噪音(多在80~160 Hz中低頻),探討裝潢用密集板在開放環境中對噪音改善的效果。近年因COVID-19防疫,產生大量用過但環境無法消化的口罩垃圾,因此想善用廢棄口罩加入密集板,探討多層結構,並比較校內樹種對中低頻的吸音效果。 實驗顯示,密集板內孔距4 mm、孔徑5 mm、孔深15 mm及厚度15 mm時,對100 Hz頻段的吸音效果最佳。最佳孔深若取板厚深度會造成穿透,讓密集板不易清理,故採孔深3.75 mm,效果次之。加上口罩材質作夾層,嵌入吸音孔內,內層複合不織布面向音源,音量動態變化率多增加55.5 dB/s。另,發現植栽中二葉松吸收中低頻噪音效果最佳,樟樹、茄冬與榕樹次之。

「油」刃有「餘」-新型環保剩食電池

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液,一般未經處理的剩食易含有油份,容易使電流無法持續,放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後,再以磁鐵棒去除。如此一來,剩食電池的內部就不會含有油份,吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用,吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響,剩食電池在接上LED燈泡三星期後,電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天,使用完的剩食電池亦可放進盆栽中,做為植物的肥料及養分,充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。

甘藷生長期與淹水逆境對甘藷耐受性之探討

本研究以臺農57號(TNG57)、臺農71號(TNG71)及臺農73號(TNG73)甘藷作為研究對象,測量不同生長期葉片的抗氧化力是否有所差異,以及淹水逆境對於甘藷的耐受性與抗氧化能力之影響。結果發現生長期、淹水逆境皆會影響甘藷植株體內的類黃酮含量、總酚含量、清除DPPH與超氧陰離子能力,以及還原力等抗氧化指標高低,且推論品種亦可能是影響甘藷抗氧化能力的因子之一。在甘藷種植後120d(day)時進行淹水逆境處理,結果顯示塊根的含醣量、乾物率及澱粉含量皆無顯著的影響,推論甘藷植株在120d遭遇淹水後,仍能夠修復受損傷的部位。抗氧化能力受許多因子影響,其背後機制與相互影響的關聯性,仍待進一步探討。

進擊的退化多邊形

在平面上,給定任意一個多邊形以及一點 P,P 點對多邊形各邊延長線所做垂足形成的多邊形,我們稱作此多邊形的垂足多邊形。本研究將多邊形分為共點和共線的特定形式的退化多邊形來討論。探討如何對特定形式的退化多邊形作垂足多邊形;以及這些退化多邊形作的垂足多邊形之性質會不會與一般多邊形相同,有哪些相異之處。 再進一步推導出任意兩個四或五邊形都可以皆由垂足多邊形來相似,過程中利用退化多邊形來減少需要考慮的條件,更快地找到需要的點。而且所有的證明所需手法皆是國中課程內容,可以學以致用真的十分開心。

生入鹼出-探討不同變因對鹼性蛋白凝膠特性的影響

蛋白凝膠富有彈性、保存性及營養,除了可食用也有多種加工特性,是肉製品中不可或缺的配料。若能控制凝膠的特性可使其更加貼和市場的需求以應用於乳化型肉製品或火鍋料等食品,故我們以此為出發點來研究不同變因對蛋白凝膠的影響。 實驗發現蛋白混合液的最終pH須12以上才會變性形成凝膠。加入金屬離子可減少帶負電的蛋白質分子間相互排斥的靜電力;+2與+3價之金屬陽離子與+1價離子相比,更能提供蛋白分子間更多的連結點來形成凝膠。蛋白液溫度實驗顯示溫度越高凝結越快但最大強度越弱。 另外,添加不同種類的醣對凝膠強度有不同程度的加強。最後,我們對凝膠成品進行烹煮加熱,烹煮溫度越高,成品強度便降得越低,甚至使凝膠結構快速崩解。

我把一段式馬桶變聰明了~改裝成任意控制無段式坐式省水馬桶

日常生活中,每日用水量最大宗的是如廁的沖水,在調查完得知本校六年級同學家中有兩段式省水馬桶的比例只有36.8%之後,發現改裝一段式沖水馬桶來省水,是很有意義的努力方向! 先研究一段式馬桶水箱的工作原理,再去大賣場衛浴專區收集並分析市面上各種馬桶省水方法的優缺點,進而研發出可任意控制無段式馬桶沖水量的改裝方法,是運用在鏈繩外面套支8mm硬質塑膠吸管,傳遞手指反推啟動桿的壓力可直達排水閥,就能讓無段式馬桶水箱達到隨心所欲的沖水境界! 整套的二段式省水馬桶是最省水的!然而,超過半數全國民眾家中仍在使用一段式馬桶的情況下,若能推廣改裝成任意控制無段式坐式省水馬桶沖水量的方法是有價值的、省錢、省時、耐用、好改裝!

人人人 人人 人人人門 - 以程式模擬人群疏散

本研究旨在透過自行撰寫程式,探討人群如何盡快脫離狹小空間,主要模擬個體所受的各種吸引力與排斥力、設立衝突處理規則,分析疏散效率並比較優劣。經過測試得知減少鑽空行為、排斥人群、略為排斥牆壁或障礙、不失自身判斷追隨他人足跡,有利整體疏散。另外,若人群出現移動模式異於他人的少數者,將不利整體疏散,但少數者人數不多下,愛好爭搶、鑽入空隙、較不排斥人群有助其個體疏散。 無論是否將疏散場域外廣場人群移動納入考慮,角落出口疏散效率皆較邊上優,且出口個數呈邊際效益遞減。但廣場中人群若步行六步內便停下休息,將導致邊上廣場入口堵塞。最後,逃離疏散場域後即往廣場邊界者,疏散效率表現相當於在廣場步行十步便佇足休息。