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第62屆--民國111年

冷氣位置對教室內溫度影響之探究

溫室效應導致夏季愈來愈炎熱,為提高學生學習成效,2020年行政院頒布「班班有冷氣」政策,但也可能造成電力過度使用與缺電問題。為解決缺電問題,除了持續發展綠能發電科技外,如何節能或是提升冷氣設備效能,也是有效的方法。本研究以冷氣裝設位置、教室風扇風向、室內二氧化碳含量為實驗主軸,藉由Arduino UNO與溫度感測器記錄教室內溫度分布,搭配二氧化碳檢測儀偵測二氧化碳含量,以科學數據找出最佳的冷氣裝設位置,可使教室內溫度達到最均勻的分布。研究結果發現在相對位置裝設冷氣,風扇不要運轉,同時打開窗戶,可避免冷空氣的聚集,加強冷空氣在教室內的流通,有效提升冷氣的使用效能。

探討不同料理方式對海鮮中微塑膠量的影響

微塑膠是小於5毫米,呈線狀或塊狀的塑膠微粒。本研究以文蛤、鮮蚵、白蝦及鳳螺為材料,探討海鮮體內微塑膠含量,並模擬日常使用的不同處理方式,及不同部位進行微塑膠含量比較。研究顯示白蝦及鳳螺體內微塑膠含量明顯高於文蛤及鮮蚵,而單位重量所含的微塑膠量,鳳螺遠高於其他三者。在不同料理方式的比較中,發現吐沙可減少文蛤體內微塑膠,但使用玉米粉清洗鮮蚵則沒有顯著差異。在不同身體部位的比較中,蝦頭的微塑膠含量較蝦身及蝦腸高,若以單位重量計算微塑膠含量則是蝦腸最高。鳳螺的螺身以及螺腸所含的微塑膠量約相同,但螺身的纖維狀微塑膠比例較螺腸更高。本研究顯示,料理海鮮前若進行適當處理,應可減少人體攝入的微塑膠含量。

逆境中的繁「跖」—探討圓葉鴨跖草的繁殖策略及苞片泌汁之功用

本研究將圓葉鴨跖草的花類型分為雄花、大苞片兩性花、不孕兩性花、地下閉鎖花及直立莖、短匍莖小苞片兩性花。研究影響花性別比例的變因實驗中採用每天紀錄花朵的方式進行,在前兩個生長階段花比例沒有顯著改變,第三階段則因為植物大量換葉因此著重於開所需養分較少的兩性花。在環境極好及極壞的情況下繁殖方式會偏向自花授粉。從照度變因實驗中,得出日照是此植物的重要開花因素。圓葉鴨跖草自花授粉與異花授粉的結實及結種率沒有顯著差異,因此此植物不需考慮到自花授粉及異花授粉繁衍後代的成功機率,此植物較難以風傳播花粉,因此推論其為蟲媒花。推論苞片的功用是保護花苞及果實不被雨水等因素破壞,泌汁則是提供養分給果實吸收成長。

「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。

字由字在─利用深度學習生成個人化字體

本研究旨在利用深度學習實作改變字體風格的模型,試圖讓生活中處處可見的文字變得活潑、生動,並省去許多設計字體所需的時間、精力。我們利用了風格矩陣、對抗式生成網絡(GAN)等概念設計了3種模型,並在實際運行後進行分析與比較。 VGG模型運用了卷積神經網絡的概念,擷取特徵以生成風格矩陣並將其進行字體風格轉換。Bicycle-GAN模型結合了Conditional GAN和VAE的優點,能夠生成多樣風格的字體。Zi2Zi模型則是在pix2pix的方法改進部分缺點,能讓生成的字體更逼真,且具有顯著的成效。 經過多次的嘗試和失敗經驗,我們發現VGG、Bicycle-GAN、Zi2Zi,3種模型在字體風格轉換上具有相當的潛力,在經過適當的後處理之後,能夠在耗費少量時間和樣本的情況下,生成實際套用在電腦中的個人化字體。

雲彰投空氣品質分析

此研究利用2016年~2020年EPA空氣監測網資料,將日平均PM2.5濃度≧35.5μg/m³且雲彰投地區5個以上的測站超標時定義為「超標日」,將持續超過兩日定義為「長事件」,否則為「短事件」。利用QGIS將超標日PM2.5日平均數值進行空間推估,使用IDW製成PM2.5濃度圖,利用天氣圖、風場圖、探空圖判讀發生超標事件的天氣系統以及大氣條件。因台灣中部位處背風側,受地形產生風速微弱之情形,造成汙染物累積且不易擴散;再者,逆溫現象更使得地面空氣穩定,致使PM2.5濃度提高。最後將2016年~2020超標日數據統合成盒狀圖,並與EPA所提供的近十年汙染物趨勢變化圖做對比,EPA雖有降低趨勢,但超標日的PM2.5濃度卻較無顯著變化,因此在如何去降低汙染濃度成為未來改善空氣品質的重要一環。

「鹽」上雙擴散–雙擴散對流及鹽手指現象

在雙擴散的研究範圍,都只看到物理理論的研究,卻少有研究利用實驗來驗證。因此,我們以過錳酸鉀(KMnO₄)當成可追蹤的染劑,將它水平或垂直緩慢倒入一個上、下層有不同梯度的水域中時,首先發現了鹽手指的產生,此現象為雙擴散對流的一種,再來確定了只有一梯度差時不會有鹽手指後,聚焦在不同(溫度、濃度)梯度差時,對鹽手指的圖形、擴散速率以及擴散分層深度的影響。接著我們深入探討海洋學中的溫鹽環流,以水泥製作海底地形,來模擬直布羅陀海峽的雙擴散對流,探討高溫、高濃度的地中海海水,流入較低溫、低濃度的大西洋海水時的擴散速率以及擴散圖形並模擬冷流與暖流的雙擴散現象,希望對「雙擴散現象」有更深的了解。

利用校園望遠鏡與LCO所測得的星團星色星等圖求星團年齡

本研究使用校內望遠鏡(14-inch)拍攝英仙座的雙星團NGC884、NGC869及后髮座的球狀星團M53,並申請LCO的望遠鏡(16-inch )拍攝同為北半球后髮座的球狀星團M53以及位於南半球天體Grus II、Tuc II的潛在星團,繪製出其星色星等圖(Color-MagnitudeDiagram,CMD)並分析之,得出英仙座雙星團的年齡皆約在107年之間,兩者實際年齡相近;而南半球天體Tuc II的CMD以等年齡擬合後似乎有個趨勢,假設此趨勢為真,推測其年齡相常年輕,約千萬年的數量級,可能是麥哲倫星流的物質所誕生。在M53的部分,比較本校天文台和LCO申請排程的望遠鏡拍攝出的數據,得出在北半球的部分LCO的降噪比較差,測量誤差稍大。

你以為紙板很弱?紙板承重與紙板家具製作

以前曾經在新聞上看到過紙板製作家具的報導,覺得非常的新奇有趣,所以決定以此為題進行探究,動手試試看瓦楞紙板所製作的家具應該如何設計才能夠有足夠的強度,以承受實際應用時的真實需求。為此,我們蒐集了相關的文獻進行研究,並對於不同的設計方案與實作成果的瓦楞紙長凳進行了多次的測試,發現瓦楞紙長凳靜載重可達100公斤重,證實了紙製家具的實用性與可行性。

「漚浮泡影 」 --- 節能泡泡清污船的研究

靜水中產生上升水流,淨化生態養殖池或水族箱。據第一版阿基米德泵實驗發現阿基米德泵浮球對轉速和流通量影響不大,浮球可供泵浮力及作雜質上升軌道,浮球大小隨氣泵總重量調整。氣泵水流出口扇葉,支撐力低,產生阻力,製作過程應強化扇葉結構。集污斗導管曲率半徑大,除污效率佳。當打氣機的氣孔密度為3孔,對流佳,除污效率高。水深處的螺紋密度應疏以降低阻力。我們將設備改良為第二版氣泵,由於體積大效果不佳。經改良,我們設計出效能佳的第三版牛頓泵,實作後發現製泵時,泵出口位置低於水平面,讓出口角度與轉軸成切線,轉速快;在合理範圍內,打氣機氣壓強,排污量大。希望透過我們的研究,可研發出節能環保的「水池、水族清潔系統」。