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第64屆--民國113年

波以爾對抗托里切利的表面功夫—探討量測大氣壓力、震度與氣體流速之影響

本硏究運用波以爾定律以及托里切利原理,討論不同口徑對應不同水柱壓下,因開口的表面張力及邊界層效應產生之「綜効表面壓」,模擬與實測漏水量的變化。 實驗操作流程為以管長L一端開口一端封閉的水柱管,開口朝上注入高h的水量,將其封閉倒置後,其水柱管內氣壓與外界P0相同。開啟底部使其漏水至平衡,結果發現使用一般的水就可以簡易量測大氣壓力的條件。 進一步探討擾動對系統的影響,在綜効表面壓的作用下,於特定的震度和震頻時瓶口的加速度具有週期行為,並得出本系統應用於偵測氣流的限制與可行性。 本研究由已知的原理出發,透過實作來探究複雜且真實的機制,進而發現有趣的物理現象與實用價值。

藥命時刻-天然環境農藥降解與大範圍消除方法研究與討論

本實驗研究常見除草劑「固殺草」的降解與檢驗,同時利用各種物質與方法嘗試消除農藥,並尋找消除農藥「固殺草」最佳方法。 本研究發現:藉由產生「親核取代反應」(Nucleophilic substitution) 能有較佳的消除農藥效果,並且當環境物質含有越多量的胺基酸與維生素時,其消除農藥效果也越好。 根據實驗結果,我們利用環境中易取得的物質,自製簡單、便宜的農藥消除劑,用來協助農民與一般民眾消除農作物上殘存的農藥,並根據實驗結果可以在極短時間內達到去除99%以上的農藥殘留,期望幫助民眾遠離農藥的毒害。

蛋說無妨,殼以實驗—以蛋殼作為反應器合成奈米粒子探討

蛋殼膜為一種常見生物物質,其組織具有多孔性、親疏水性等,可以選擇性吸附特定分子,或作為控制顆粒進出的半透膜。我們先將蛋殼透過雞蛋開孔器製成蛋殼容器,在蛋殼氣室端上挖了一個小孔並不破壞蛋殼膜,製成蛋殼反應器,蛋殼內外各放置不同反應溶液,使內外溶液反應物能隔著蛋殼膜產生交互反應。 我們利用蛋殼反應器去探討多侖試劑和本氏液與葡萄糖的反應,發現相較於兩溶液直接混合接觸反應,利用蛋殼膜分隔的作用可以避免反應太過劇烈,可成功生成較穩定的奈米粒子,而這些奈米粒子據推測極可能是奈米銀和奈米氧化亞銅粒子。我們也探討蛋殼膜離子滲透,分析變化現象。 我們希望蛋殼反應器的研究,未來能運用到蛋膜材料或奈米材料的發展。

「糟」告天下-快速自製廢棄金門高粱酒糟清潔用品初探

我們想解決學校購買大量化學清潔用品造成的環境與健康問題,及金門高粱酒糟被棄置引發的飛安及汙染 問題,於是將廢棄酒糟進行發酵研究,再製成清潔用品。 實驗發現以黑糖配比3.0及攝氏35度製成的酒糟酵素,製程短且具最佳去油效果,並應用Arduino、溫度感測器和加熱棒,研發「金門酒 House」,創造智能的溫度控制系統,讓酒糟在最佳條件下發酵。 最後成功研製多款清潔用品,慕斯可減少搓揉省時、手工皂清爽好洗、神奇魔法片輕薄好帶。透過多元管道宣導,從學校出發擴及社區、網路,且將自製清潔用品贈予弱勢,並建議金酒自製清潔用品回饋鄉里與獎勵民眾自製,減少能源消耗、降低對化學清潔用品需求,共同 響應國家淨零排放政策,達成 SDGs,開創永續金門新局面。

「濃」情「雨」意_ 濃積雲與大埔里地區午後雷陣雨之探討

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm),研究成果如下:(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展,則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久,愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。

臺灣紅樹林與鹽沼土壤碳封存能力差異:以新竹新豐地區與臺中高美溼地為例

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地,分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後,比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現,採樣地距海越近,有機碳佔底土比例越高;粒徑較小的沉積物顆粒,較可能儲存更多有機碳;並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例,可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物,又受到年齡與氣候條件的影響,其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高,因此不適合長期儲存有機碳,卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。

來電不來電

本作啟發自線上的影片「Can you solve the giant iron riddle?」,內容是在有外觀無法辨認的4顆有電與4個沒電的電池中,在一次只能取2顆電池測試的限制下,以最少的次數找到2顆有電電池的方法,結論是以分組的方式進行測試會有較佳的結果。本作先驗證影片的方法有效後再進行推廣,得到找出2顆有電電池較佳的方法為分組法或直接取法。再嘗試推廣至取3顆電池的情形,發現除了分組法與直接取法外,還可使用「X2Y1循環檢查法」。最後改良「X2Y1循環檢查法」後,不但可以有系統地測試所有可能的情形以外,能更有效地減少測試次數,提高尋找有電電池組的效率。

圓緣相連-關於忍者通道性質的探討

本作品由2023年IMO的第五題出發,希望探索在忍者通道中的其他性質,首先思考改變每排中放入的球數並觀察規律,進而推廣到三維圓圈塔中的性質,最後使用hyper cube(超立方體 的情況進行一般化的推廣與構造的優化,完成最小值問題的求解另外也對於特例部分探索解的總數。

高粱酒糟應用於零換水養殖之效益評估

探討高粱酒糟作為零換水養殖補充碳源之效益,共分為三個部分。 一、正式實驗(一) A(魚溶漿+糖蜜C/N=15)、B(酒糟萃取液C/N=35.44)、C(魚溶漿+酒糟萃取液C/N=15)3組在氨-氮、亞硝酸-氮皆表現出清除能力,其中B組的生物絮團沉積量最多。 二、正式實驗(二) B組(酒糟萃取液C/N=15)在增重量、增重率、飼料效率上都有最好的表現,在肥滿度、肝體比、臟體比和腹腔脂肪比上也有最高表現;與C組(糖蜜C/N=15)無顯著差異。 三、正式實驗(三) 結果顯示,較大水體中的紅尼羅亞成魚能夠正常生長,其成長與飼料效率甚至較實驗(二)之魚苗更佳。 高粱酒糟作為零換水養殖中培養生物絮團補充碳源,具有促進生長、穩定水質的優良效果,且有價格低廉的優勢,極具推廣價值。

Old葉 土積層-落葉堆積對土壤影響

為了了解學校落葉堆積對土壤和生物會有什麼影響,我們挑選學校不同種類的落葉,觀察它們長期堆放地點;另外收集這些落葉堆放到土壤上,在不同時間測量土壤的各種性質,最後對他們拍照和記錄;落葉用水萃取後加到培養皿的土壤裡觀察發芽比率;最後堆積後的土壤種小白菜,觀察有什麼影響。結果顯示初期落葉層對土壤溫度有明顯降溫效果,對土壤的水分、酸鹼質、生物、結構也有影響。1個月內落葉堆積的土壤和落葉的萃取液會抑制發芽,但兩個月後影響不明顯,而且對小白菜的發芽和成長有幫助。自然落葉堆積對於植物的成長幫助大於壞處。