全國中小學科展

第65屆--民國114年

來「椒」好朋友— 椒類抗氧化與驅蚊之系統性研究及應用

本研究主要探討五種椒類的抗氧化與驅蚊能力。先針對各椒類不同種類、不同部位與不同溫度,進行滴定瞭解其抗氧化力強弱。此外檢測各種椒類的驅蚊效果,然後進行自製椒類肥皂性質測量、使用者體驗調查與驅蚊力測試。 結果顯示:一、椒類抗氧化力表現普遍優於本實驗其它蔬果,其中以朝天椒表現最佳。具辣味的椒類,其抗氧化力又優於不具辣味的椒類。二、椒類皮肉部位抗氧化力最高,純種子部位抗氧化力則最低。三、溫度越高,椒類抗氧化力有線性下降的趨勢。四、雞心椒驅蚊效果最好,且有椒類越辣,效果越明顯的態勢。五、自製椒類肥皂中,以甜椒肥皂A最受歡迎。六、自製椒類肥皂經測試皆具驅蚊效果,結合椒類與肥皂可產生更好的驅蚊力。

鋁空氣/二氧化碳電池-自製氣瓶探討電池效能

近年來溫室效應日益嚴重,我們注意到可利用氣體作為正極的空氣電池,並思考是否能將工業排放的CO2儲存後作為正極氣體並轉換成電能。本研究重點在基本電池和正極氣體兩部分,首先思考如何製作效能高的鋁空氣電池,再嘗試以CO2取代空氣,並找出增進鋁二氧化碳電池效能的方法,研究出能消耗CO2並轉換成電能的電池模組。實驗結果顯示:(1)最佳電解液為鹼性3.0 M KOH(aq);(2)純氧為最佳單一氣體;(3)三乙醇胺為最佳改質劑;(4)驗證CO2能參與反應;(5)CO2 80%時電壓最高;(6)設計出鋁空氣電池組能長時間穩定輸出5.7 V;(7)最終製作出的鋁二氧化碳電池組能長時間平均輸出電壓2.62 V。

「渦」命由天不由「渦」—不同環境因素對渦蟲再生速率之影響

國中時就對渦蟲這種生物有所耳聞,對其最大的了解就是強大的復原能力,為了深入了解這種神奇的功能,我們嘗試幾種不同的環境因素,試著觀察其對渦蟲眼點再生速率之影響。 文獻探討時,發現變動的磁場會對生物體的細胞增殖產生影響,也發現在特定模擬超重力環境下人體細胞增殖會加速,因此我們皆對這兩種情況設計了不同的以渦蟲為實驗,除了驗證之外,也想試著發現論文以外未探討的影響,像是我們也試驗了不同換水頻率、光照強度、光波長、飼養密度下對渦蟲的影響,最後的數據分析和結果討論也總結了這六個實驗的影響,為相關研究提供參考並對日後渦蟲的複製與大量養殖提高了可能性。

潮間貝包客--淡水河口棲地特性對貝類分布的影響

本研究探討社子島頭至漁人碼頭貝類分布與棲地類型、距河口遠近、水質、土壤特性、土壤重金屬、季節的相關性。研究結果,貝類主要棲地 4類:礫石、泥沙、軟泥、水筆仔林潮間帶,共發現60種貝類。影響貝類分布因素依序為:多元地形、適合土質、水體情況、環境穩定性、棲地面積、潮線長度、季節等。水質檢測與貝類生物指標:水質汙染程度越上游越嚴重。土壤重金屬檢測:越上游汙染程度越嚴重,比對2023年研究濃度 無升高。重金屬含量:紅樹蜆體內與水樣比較,鉛為33倍、汞為100倍、鎘為33倍,重金屬會在貝類體內累積。秋、春季貝類種類與數量略多於冬季。棲地惡化時,貝類會消失或 利用貝卵遷移到適合棲地環境生長,因此可作水質、環境生物指標。

一「鹽」「鉛」金-鉛蓄電池加入各式鹽類的探討

鉛蓄電池電極板會產生不可逆的硫酸鉛使電池效率下降,因此我們利用在鉛蓄電池中加入不同鹽類與不同濃度的硫酸鹽類來解決不可逆的硫酸鉛,並模擬若降低電池充電電壓或是在車中工作溫度進行實驗。經實驗得出硫酸鉀在加入高濃度時較有效果,硫酸鎂與硫酸鋅則以低濃度時較有效果;而三者在低電壓充電時放電的效率都會比較低,且加 入硫酸鎂與硫酸鋅影響較小;三者在高溫環境時充放電的效率會比原本高,當中以硫酸鋅最為明顯。

「正」「和」我意——正2n邊形頂點連線性質研究

本研究的原題目是在網路上看到證明兩正六邊形頂點連線所形成的長度平方和相等的關係,這份研究將此題推廣到了所有正2n邊形上,而後又推廣到了面積,探討了面積多次方和的關係,最後我們又發現了這些性質在pn邊形上也都成立。 研究中利用了架設坐標系來表示圖形,再利用各種方法簡化算式。文中的證明多用到三角函數的性質以及轉化為複數的表示法以得出結論。 文中最終證明出對於兩個正pn邊形,他們的頂點連線所劃分的區域分組後可形成次方和相等,以及這些連線分組後具有偶數和相等的性質。

鋁鎂生物炭的材料轉化與應用:從離子吸附到光催化降解的水體淨化策略

本研究自製鋁鎂改質生物炭,應用於吸附三種常見水污染物:磷酸根、亞甲藍與阿特拉津。透過鋁與鎂的共沉澱反應,在生物炭表面生成具正電層的層狀雙氫氧化物(LDHs),有效提升吸附能力。實驗結果顯示,鋁鎂生物炭對磷酸根、亞甲藍與阿特拉津皆展現優異的吸附能力,在180分鐘內的去除率分別達94.8%、89.3%、94.1%,動力學分析皆較符合擬二階模型,顯示吸附以化學作用為主,其中阿特拉津亦符合Langmuir等溫線,推測為單層吸附。我們進一步將二氧化鈦負載於材料上進行光催化測試,在紫外光照下亞甲藍去除率提升逾50%。本研究自製的鋁鎂生物炭對多種污染物皆具高效去除能力,更結合TiO₂對汙染物進行分解。展現出吸附與光催化雙效潛力,具水體淨化的應用前景。

熱島抬升了嗎?-臺灣都市熱島效應的長期變化趨勢

本研究目的在發展簡易快速的熱島效應強度估算方法,利用氣象署地面測站的網格化資料,排除高度對氣溫的影響後,找出都市範圍中的最高、最低溫數值,分析臺北、臺中、臺南及高雄四座城市的長期熱島效應強度變化趨勢。 我們發現各城市熱島效應變化趨勢有不同特徵。臺北及臺中的熱島效應強度在63年間有增加趨勢,但臺南及高雄未見增強,這可能與人口數及都市發展相關;臺中熱島效應強度具有最明顯的季節變化,這與季風和地形相關。臺中火力發電廠及臺南科學工業園區的運轉與建設皆造成當地區域氣溫上升,導致最高溫位置的改變。 本研究提供臺灣四個直轄市的熱島效應長期變遷資料,也為未來面對城市氣候的調適策略提供科學依據。

啞鈴幫我數與運動姿態分析系統

健身房四處林立,健身為現代人所崇尚的活動,人們知道健身的益處,但須持之以恆才能享受,否則容易受到傷害。根據研究證實適當運動對身體的益處大於壞處。傳統啞鈴只是一種健身器材,但也是最佳器具之一,然而每次操作時使用者須自行計算次數,使遺漏次數、多算次數等問題層出不窮,容易造成使用者心理負擔和增加運動傷害的可能性。在作品中我們將啞鈴結合科技,使用時在啞鈴或手機設定次數,啞鈴即可幫助使用者計算次數,也能糾正使用者動作是否標準,當達到設定次數時,啞鈴會發出聲音提醒使用者。系統以ESP32為主控器,搭配6軸加速度感測器偵測慣性運動,介面設計有HMI、心率感測器及藍芽無線傳輸控制,再經由手機APP程式記錄操作者每次運動姿態。

水逆退散!探討颱風草葉的收合與恢復機制

颱風草葉片在脫水時會收合並於加水後恢復,其過程如同摺扇。野外觀察發現有些颱風草葉片具有皺紋。有皺紋的葉子脫水與恢復速度都較無皺紋的葉子慢,但縱摺角度變化較為穩定均勻,推測皺紋的功能可能與穩定葉片結構有關。觀察颱風草葉片橫切面可見上表皮的泡狀細胞位於縱摺凹處,脫水過程為中央泡狀細胞寬度會增加,最終減少,且相鄰兩側細胞寬度縮小變化不對稱,推測與其鄰近大維管束有關;下表皮的泡狀細胞均勻分布於縱摺凸處,旁邊不具大維管束,脫水過程為中央泡狀細胞寬度會增加,最終減少,但相鄰兩側的細胞寬度會對稱縮小。本研究歸納出颱風草葉片收合與恢復機制,並依實驗結果自製仿生模型,在仿生研究上具有應用潛力。