第42屆--民國91年

小花蔓澤蘭（Mikania micrantha H.B.K）是外來種生物，能利用匍匐、纏繞與直立生長方式，並快速覆蓋他種植物，導致其無法行光合作用而死亡。由於沒有天敵所以蔓延迅速，造成生態浩劫，故有「生態殺手」、「綠色癌症」之稱。本文藉由野外實地觀察、採集，配合文獻收集、圖鑑參考，加上植株栽種、花與種子計數紀錄及似染病葉片汁液塗抹健康葉片實驗的設計。確定這一次有 168000 顆種子，和文獻相比仍在誤差值內。健康葉子在塗抹疑似病毒葉子汁液後，有捲曲與斑點的情形出現，因此推測在葉子中含小花蔓澤蘭致病因子的實驗對象不管是葉型、花序、種子及生長海拔等特徵皆異於台灣原生種蔓澤蘭（Mikania cordata），為小花蔓澤蘭無誤。而花期從十月初到了隔年一月末，每平方公尺約。藉由此次機會瞭解小花蔓澤蘭生命週期及危害，加深我們剷除的決心，並希望有生態多樣性及生朝一日能找出它的剋星，以維持態平衡。

在本學期家電檢修實習課程中，第二單元的電熱類家電實習單元裡，老師特別提到 ：在家庭電器中，耗電量最高的，即屬於電熱類家電，也就是由電能轉換為熱能的電器用品。諸如：電烤箱、烤麵包機、電鍋、飲水機等，而這些耗電量高的電器用品有些只是短時間使用，譬如：電烤箱、烤麵包機，但有些則是長時間使用，譬如：電鍋、飲水機。電熱類家電短時間使用，其耗電量自然比較少，但若是長時間使用，其累積消耗的電量則很高。如何將需要長時間使用的電熱類家電，作一個有效的管理使用，以節省消耗電能，即是老師引導我們此次研究的動機，況且台灣自然資源有限，尤其每到夏季用電需求高時，即有可能遭到限電的困擾。所以，若要改善台灣用電吃緊的情況，必須研究有效的電力紓解途徑，才能解決電力不足的窘境。因此，我們針對一般家庭幾乎都具備的溫熱水兩用飲水機，作為此次科展的研究對象。 \r 家裡使用的溫熱水兩用飲水機，開機使用時間是全天候24 小時，其煮沸開水(約100℃)之後即開始保溫，但溫度太低(約94℃)時，又繼續加熱煮沸，反覆之間，無形中形成一種資源及金錢上的浪費。我們都知道隨手關燈的觀念，但對飲水機而言，卻未隨手關機，所以我們將溫熱水兩用飲水機，多加裝一個24 小時多段定時器，設定家裡有人使用期間的開機時間，以及沒人使用期間的關機時間，如此來減少開機使用時間，以便節省家庭電費支出，並達到紓解尖峰用電的情況。 \r

我們先利用最基本的樹狀圖，可推導出許多奇妙的關係與規律，也知道了尤拉分割公式與三管的問題有極大的關聯性，使我們得到了三管的公式，但由於三管和四管的公式無法相通，因此我們將樹狀圖先簡化成數對形式，再轉成網狀圖，最後調整為階梯圖，不僅讓三管與四管有了關聯性，也讓我們猜測出五管以上可能為超立體的圖形，讓我們完整的結束了這個研究。

鹼性電池使用的電解液均為強鹼，電池中的鋅極會與其發生腐蝕反應，使得電池放電壽命降低，並產生氫氣，而大量氫氣使得電池有爆裂的危險，為了改善上述問題，我們自行設計了氣體觀測儀器，用來檢測銀鋅電池充放電與靜置時之氣體產生量，更藉由探討影響變因的過程找出銀鋅電池最合適之使用條件，例如：電解液種類之選擇、濃度的比較、電極面積與充電電流對使用效果之影響，並改善電池腐蝕程度，進一步提高使用功率，以鋅極處理(Sn:Pb 1:1 )搭配電解液添加物(KOH:Zn(OH)42- 2:1) 非常有效率地抑制氣體產生，更用氯化銀取代傳統氧化銀為正極，大大地提升放電功率至原先的數百倍。

在國二理化課本中有提及利用二氧化錳來催化分解雙氧水製氧，而我們的實驗是要利用鹵鹽來催化分解雙氧水產生氧氣。我們共設計了六個實驗，第一到第四個實驗是改變了一些因素來探討鹵鹽催化雙氧水的影響，我們分別觀察了不同鹵鹽、溫度、濃度與酸鹼度，從實驗中發現，0.25M KI( aq)較適合國中生來操作與觀察碘離子催化雙氧水反應的多樣色彩變化，且其催化速度適中。而雙氧水在高溫、酸性的溶液中的分解反應速率會更快。實驗五、六則是我們推測陽離子可能也會影響反應的速率，因此選了數種碘化物來比較，結果發現CaI2 的催化效果最好，AII3 的催化速度最差，但 AII3 的反應液色彩變化卻更具多樣性。

我利用動圓和定圓來探討轉動所行經面積估算與指標角度的變化。採用圓形板，以相同半徑的動圓去轉動一個或多個定圓，從動圓行經的軌跡估算面積；接著將定圓排成直線形、三角形數、正方形數，利用動圓轉動上述圖形，估算動圓的指標角在轉動後的角度改變。結果發現，在面積的估算上，圖形雖複雜，但經過操作整理後，可以得到精確的估算值，並發現規律性。在估算指標角，以同樣大小的動圓去轉直線狀、三角形數、正方形數的定圓，指標角度有一定的變化，當定圓數量增加時，有規律性。動圓和定圓的半徑成比率時（如 1:2、1:3、…），指標角也具有規律性。我使用的道具雖簡單，卻可以導出有趣又有規律的推論。本研究仍有許多工作，可留待以後再來進行。

緣起老師的示範演示－迴力鏢飛行演示（國中理化課本第一冊第六章），展開艱辛的路程。首先是迴力鏢投擲器的設計，利用蘆筍的特性使迴力鏢和投擲器分離是我們得意之作。利用投擲器，我們可以研究迴力鏢飛行軌跡和投擲力、旋轉速度、仰角、傾斜度、葉面弧度都有密切關係。為了解釋飛行軌跡的變化，我們著手設計風洞，以測出迴力鏢在飛行過程受力的變化。我們利用菜市場廢棄的方形保麗龍盒加上麵包店的生日蛋糕盒蓋，就組成了簡易而實用的風洞。這又是我們就地取材的傑作。利用風洞裝置我們可以測出抬昇力的大小和風洞、葉面弧度及旋轉速度都有著密切的關聯。最後我們利用風洞所得的數據，合理解釋飛行軌跡的變化。

1. 電視新聞常見垃圾抗爭問題，使我聯想到房屋建築，為防止太陽熱\r 能進入，必須採用隔熱材料所引發之環保及防火問題，雖然與因一\r 般日常生活產生之垃圾所引發之垃圾抗爭無直接關係，但我想只要\r 此隔熱材料產生之垃圾日益增多，遲早會發生處理困難與抗爭問\r 題，讓我心想如果可以不使用隔熱材料而可以隔熱不是很好嗎？\r 2. 當我看到中華民國大氣層保護協會之會訊在討論CO2 與CFC 之排\r 放問題時，向我父親詢問隔熱材料之材質與來源，才知道隔熱材料\r 大部份為塑化材料，為達到有良好的隔熱效果，就必須發泡，發泡\r 劑都為CFC 類產品，該類產品會破壞臭氣層，塑化材料之來源為輕\r 油列解，以前常見高雄市楠梓區後勁地區居民抗爭，就是為了反對\r 五輕之興建，以前我不知道為什麼抗爭，現在我知道了，原來輕油\r 列解是一種高污染、高耗能源的工業，所以才受到反對興建，且電\r 力能源若取自火力發電，又是一種CO2 的排放及空氣污染的重要來\r 源之一，所以電廠的興建同樣遭當地居民所反對，也因此更堅定我\r 研究不使用隔熱材料的決心。\r 3. 有一次到同學家，他家樓頂有增建，用的是鐵皮搭建，雖然使用隔\r 熱材料，但仍甚悶熱，那時我靈機一動，若能使熱氣排出不就涼爽\r 了嗎？又看到電視新聞報導，又九二一災區臨時鐵皮教室熱的問\r 題，更讓我感同身受，由此引導出我研究的方向—空氣對流。\r 4. 九二一震災，震出了我的靈感，當初我非常納悶，這麼堅固的大\r 樓 — 板橋博士的家、台北松山東星大樓為什麼會倒，思索多日，\r 由各媒體報導，得知是建築結構與偷工減料的問題，但為什麼倒的\r 全部都是混凝土結構的大樓，而非鋼骨結構的大樓，後來經請教建\r 築界與資料收集，才知道鋼骨結構之抗震能力較強的關係，但鋼骨\r 結構使用的牆壁都是吊掛式，有一次參觀發明展，有一發明人設計\r 一輕質水泥，說如此可減少結構費用，又一發明人設計一種吊掛壁\r 板，材質使用的是隔熱材料，不符合環保，政府又一直在宣導環保\r 觀念，我靈機一動，思索著要如何設計一個既輕又符合環保之壁板，\r 當時我正在研究散熱屋頂之設計，當時對空氣對流研究到有一相當\r 成果，於是將散熱屋頂設計移用到璧板，發現效果不佳，引起我繼\r 續深入研究改進的興趣，經多次之實驗，才發現兩者之理論是互通\r 的，但結構是不同的，後來也提出專利申請，在很短的時間便被核\r 准發明專利，經延期半年公告，於今年二月十一日已在專利公報上\r 公告了（見專利公報），這是我生平第一項專利，而且又是發明專利，\r 所以我非常高興。\r \r 5.在台北市停車場火災，由電視報導見火之大，消防車灌水無效，真\r 是可怕，讓我想起有一次登山郊遊時，見一農夫在山坡地燃燒雜草\r 堆時的景象，起初農夫要點燃雜草不很容易，但當點燃不一會兒功\r 夫，火之旺，所引起風之大，情況類似，那時我只是想是空氣對流\r 的一種現象，新聞報導是什麼煙囪效應，我不懂，當東科大樓火災\r 時，由三樓延燒到十六樓，大家又再說煙囪效應問題，於是我又回\r 想到三、四年前，父親帶我到台南貝汝參觀商展，有一家廠商在展\r 示焚化爐，當在開始點火，火並沒有那麼容易就點燃，可是當點燃\r 後，火開始燃燒，起初火不很大，但不久火就愈燒愈大，在那時候\r 站在爐門前，就會感覺有一股強大的風被吸入爐內，而火燄則很大\r 的往煙囪竄升，這時我才意識到什麼是煙囪效應，且此時我對空氣\r 對流之研究已有相當之成果，因此我就知道煙囪效應為空氣對流的\r 一種表現，電視新聞又報導屏東縣有一間土地公廟，信徒燒金紙給\r 他時，金紙會一張一張自動跑到金爐內燃燒，信徒都說土地公會自\r 己算錢，非常相信土地公有靈，事實上也是煙囪效應所產生空氣對\r 流的結果，於是引發我對煙囪效應問題研究之興趣。

高中基礎生物中有關生物間的交互作用，提及生態失衡的內容中，曾介紹「外來種」對於本土生物可能產生的影響，所謂「外來種」即是群集中原先不存在，但因人為引進的物種，如本島農田常見的福壽螺和溪流、池塘常見的吳郭魚等。通常外來種欠缺天敵或競爭者的制衡，往往過度繁殖，為當地的生態環境帶來衝擊，致使生態失去平衡，甚至導致原有物種滅絕。如吳郭魚引進台灣後，即迅速在各溪流、池塘等淡水水域中繁衍。現在不但成為本島河川下游和池塘的優勢魚種，更在競爭的效應下，導致本省原產的鯽魚數量大幅下降而有了滅絕的危機。同樣的競爭效應也發生在外來的福壽螺和本地的田螺上（施，1999）。外來植物的例子則如布袋蓮，在淡水水域中，因無其他植物或動物天敵的制衡，造成許多本土水生植物生育地因其入侵，頓時失去生存空間。 \r 「次級演替」是指生物群集在受到干擾之後的變化過程，一般常見的人為干擾方式主要為火燒、噴藥、刈除、踩踏等。 \r 大黍 ( Panicum maximum Jacq)，又名天竺草，原產於熱帶非洲。1908年自菲律賓引進台灣( 許，1975 )，做為牧草和水土保持植物。張和蔡(1974)以及廖(1989)均曾進行過大黍之水土保持試驗，確實有一定的成效。大花鬼針草進入台灣的時間普遍認為應是在清朝時，民間交流過程中意外引進，確實時間並不可考。 \r 據前人研究，大黍在雨季時火燒後會快速萌蘗；且自從引進台灣後，更因其侵略性極強 , 在台灣中、南部地區大量滋生，現已取代芒屬植物( Miscanthus spp. )之地位，並在中部地區坡地形成草原景觀。而以殺草劑之噴施可有效的抑制大黍之生長。鬼針草傳播方式主要以動物媒介為主，在演替早期通常也是屬於優勢植物，因此本實驗由實際的勘查、測量與記錄，藉以了解大黍、鬼針草等外來植物於演替過程中，其與本土植物的競爭情形做一初步探討。\r

以本校現有之器材與設備製成鋅空氣電池，並以實驗證明我們製成的電池確為鋅空氣電池。以自製之鋅空氣電池探討鋅陽極製作方式、鋅陽極面積、擴散層中PTFE 含量、催化劑種類、「充電」方式、環境中二氧化碳等各項因素對鋅空氣電池性能之影響，並改變鋅陽極製法及擴散層中 PTFE 含量，有效改進電池性能。