全國中小學科展

第65屆--民國114年

探討校園樹木固碳力-量化統計樹木固碳量與碳吸存效率之研究

本研究針對校園樹木分析其固碳能力,透過生長量法測量全校樹種的固碳量,並利用光合作用法分析苦楝與毛柿在不同季節的碳吸存效率。結果顯示,全校927棵樹的總固碳量達197.36噸,等於723.65噸二氧化碳當量,且固碳能力集中於榕樹、木賊葉木麻黃、印度紫檀及印度橡膠樹等(佔61%)。未來校園植樹應考量速生與長壽型樹種的組合,以兼顧短期與長期的固碳穩定性。光合作用實驗發現,苦楝及毛柿皆於夏季有最高之碳吸存量,而苦楝在全年之總吸存量較毛柿多,但是季節變化幅度較大;相較之下,毛柿全年皆維持較低但穩定的固碳效益,且單位面積之碳吸存量亦較苦楝高。最後調查並計算全校之電力排碳量並分析碳中和情形。

燒出光彩炫麗的藝術品

本研究以金屬「燒箔」技術為主軸,探討在不同硫化、加熱條件與時間下金屬表面產生的色彩變化。研究分為兩階段進行:第一階段以銅箔、鋁箔、銀箔為材料,調整硫磺皂濃度、加熱時間與溫度等變因,透過RGB數值與色階圖進行分析;第二階段則排除硫化變因,改以加厚銅幣並使用控溫加熱板,聚焦探討材料厚度與熱控精準度對色彩穩定性的影響。結果顯示,厚銅材具備更佳的熱傳導與結構穩定性,可呈現連續、可預測的漸層色階。研究建構「燒箔藝術色階設計參考表」,整理超過二十種代表性色彩及其對應條件,提升燒箔創作的可控性與應用價值。本研究不僅實現燒箔技術的科學化與系統化,也為藝術創作與教育應用建立實證基礎,展現藝術與科學整合的可能性。

回心轉「易」!橡皮筋逆向滾動機制之探討

射出去的橡皮筋竟然會自己滾回來,使用自製「逆向滾動發射器」,橡皮筋以一定的斜拋角度發射,它會在空中高速旋轉,跟地面接觸後,旋轉動能與地面摩擦力相互作用,產生逆向滾動效果。橡皮筋是不太均勻的彈性體,所以電子磅秤進行重量篩選,搭配圓形校對模型和自製靜態拉伸測量器,嚴格控制橡皮筋的物理參數,降低其他變因的影響,找出最佳滾回條件組合是: 1.直徑4.8cm近似圓形橡皮筋,重量0.60g,寬度3mm,彈性係數最好的k72。 2.橡皮筋不均勻拉伸比例1:1.5,中段轉折支架設定在正中間位置B。 3.發射點距離地面75cm,最佳斜拋發射角度20°。 綜合上述發射條件,橡皮筋發射後不但能成功滾回,而且多次測試常常超過原始發射點,展現良好滾回效果和動量維持性!

應用於海水環境中稀土元素電化學沉積之機制探討與效率優化研究

現代工業對稀土元素需求增加,主要有兩種來源:稀土礦物的開採會產生大量廢棄物,對環境造成污染;回收稀土元素的主要來源是從廢棄的電子產品,添加有毒和放射性的酸洗液。相比之下,海水中的稀土元素也是個近年正在發展的回收來源,具有潛力的電化學沉積法具備選擇性、低能耗與環保優勢。本實驗利用電化學原理,從低濃度硝酸鈰溶液中沉積稀土金屬,探討不同條件、電極的影響,再以EDTA滴定測定鈰離子濃度變化以計算電化學沉積效率。最後在以氯化鈉水溶液模擬海水測試。 實驗發現,添加25mg硝酸鉀使用表面積大的碳氈、10mA電流電解並攪拌能成功沉積出鈰金屬氧化物,最後成功在模擬淡海水溶液中沉積出金屬,表示其應用潛力。

布紙薑薑好—布袋蓮複合紙之探討

本研究以布袋蓮作為主要造紙原料,混合野薑花、楮木紙漿,探討布袋蓮複合紙的製作,希望能減少木材的使用並增加布袋蓮的經濟價值。透過造紙過程、紙張性質評估布袋蓮造紙的可行性,比較添加野薑花及楮木紙漿的差異性,並透過自製裝置進行抗張、抗破力、透光度、曝曬後顏色安定性等紙張性質,探討布袋蓮複合紙的應用及價值。 結果發現,布袋蓮複合紙有質感,添加野薑花纖維可提升紙張抗拉及抗破力,添加楮木紙漿可提升吸水、吸油效果。使用漂白劑以二段式漂白,能將布袋蓮紙張漂白,增加文書利用價值。最後,透過專家評估及創作,可作為彩畫、版畫、窗紙、包裝材等多用途應用,幫助破壞環境生態的布袋蓮找到新的利用價值,為環境盡一份心力。

風的整形大師~探討不同條件對微型風洞氣流穩定性的影響

風洞是重要的流體觀測設備,生活中許多物件都需要經過「風洞」研究空氣流經物體所產生的氣動效應;但風洞設備體積大又昂貴,小學生難以接觸到,因此,本研究針對微型風洞的製作條件進行探討。 本研究針對微型風洞的風速大小、整流段孔徑大小及長度、收縮段延長長度等變因,進行氣流穩定性觀測,運用水煙及紅色點狀雷射光點輔助氣流的呈現;結果顯示風速及整流段孔徑過大或過小都不利於層流的產生,整流段較長及收縮段適當長度有利於層流的穩定呈現。 研究發現使用孔徑9mm大小、長度20cm的整流段,組合收縮段延長長度10cm,搭配風速1m/s,是自製「微型風洞」較佳的組合條件,可以清楚觀測氣流在微型風洞中層流的產生,適用於中小學生對於流體的觀測應用。

綠茶煉金術:以綠色科技打造奈米金與奈米銀

奈米科技已廣泛應用於醫療、能源和感測技術,而奈米金屬粒子更因其獨特性質備受關注。本研究探索了一種環保、無毒的方法來合成奈米銀與奈米金,減少傳統化學還原劑對環境的影響。我們首先嘗試用檸檬酸鈉來還原銀離子,合成不同尺寸的奈米銀粒子,並進一步使用綠茶萃取液取代化學還原劑,以開發更天然的合成方式。為了測試奈米銀的抗菌效果,我們將其應用於大腸桿菌與黴菌,發現奈米銀能有效抑制大腸桿菌的生長,但對黴菌的效果較弱。最後,我們利用綠茶萃取液合成奈米金,證明這種綠色方法能應用於不同金屬奈米粒子的製備。這項研究顯示,我們可以以更環保的方式合成奈米金屬粒子,未來或可應用於醫療、感測技術及其他高科技領域。

蒙提霍爾問題中選擇期望值與多變數衍伸性操作之研究

典型蒙提霍爾問題(Monty Hall Problem)(李永乐 [1]),又以別稱「三門問題」廣為流傳,是一項源於賽局理論的機率謎題,得名於《Let's Make a Deal》節目主持人。遊戲規則表明,在三扇門後共有一件獎品,參賽者選擇一扇門後,主持人會打開另一扇無獎品門,接著參賽者有權選擇是否換門,此時若選擇換門則勝率將提高到 2/3,這對許多人而言並不直覺,這也正是這個問題的有趣之處。 本篇研究由典型蒙提霍爾問題出發,逐步將結果推廣至七變數組方程式,並進行多種開門規則、非全同機率門,與多回合換門機制、中獎個數機率分布之討論。最終推導出玩家各執行策略及與之對應之期望值和機率函數方程,除強化已知文獻結果之泛用性外,也使典型三門問題具有更大的調整自由度。

我不是蟑螂!別再嫌我髒—潮間帶奇異海蟑螂Ligia exotica之食性及生物學研究

本研究深入探討奇異海蟑螂(Ligia exotica)的生物學特徵及食性行為。從出生到成熟需經歷約18次退殼,耗時約200天。其繁殖行為極具特點:雄性找到即將退殼的雌性個體進行交疊,一旦雌性退「後段」殼,雄性便開始進行多次交尾,接著雌雄分開,雌性便會退去「前段」殼以便於抱卵,抱卵大約需20天。 此外,奇異海蟑螂並非潮間帶的清潔者,雖然單一食物情況下少量攝食腐屍,但並無有效機制能找到腐敗屍體,且在周圍有濕綠藻情況下,會以綠藻為食。此類海蟑螂通常棲息於高潮帶的潮濕岩石下,受到濕度、綠藻分布及潮水變化的影響,活動範圍隨之變化,冬季高潮帶潮濕且綠藻豐富,較少移動位置;但夏季時高潮帶綠藻乾死,會迫使海蟑螂在退潮時往中低潮帶移動。

可以拉~絲嗎?市售鮮乳殺菌條件及拉伸溫度對莫札瑞拉起司之影響

本研究以四種不同殺菌條件之市售鮮乳試製莫札瑞拉起司,並與生乳進行比較,結果顯示僅RM65 組和HTST 72組成品具拉伸延展性,且RM 65組具顯著最高的製成率和含水率、顯著較低的TPA最相近;後續再以不同拉伸溫度為變因對瑞穗極制鮮乳所製之起司進行品質探討,發現其製成率隨拉伸溫度上升而下降、硬度值和截切值則隨拉伸溫度上升而增加,其中以65℃進行拉伸的組別擁有較佳的製成率、外觀顏色、柔軟度和拉伸延展性,可做為一般民眾在家自製莫札瑞拉起司時可輕易取得之乳源,期能為受紐西蘭乳零關稅衝擊的國產鮮乳開發創新產業出路,朝向多元發展,為本土酪農產業鏈注入新動能。