全國中小學科展

第43屆--民國92年

化學平衡的探討及實驗的改進

1.KI與Pb(NO3)2的反應中Pb(NO3)2的量並不影響到顏色的變化,KI濃度才是主導顏色的變化。 2.國中選修理化課本第三冊實驗9-1,其實驗的目的是以固定量的KI水溶液與不同量的Pb(NO3)2水溶液,所產生黃色碘化鉛沉澱的量,來探討反應物質莫耳數的關係。但經我們實驗結果,沉澱高度並沒有和硝酸鉛的莫耳數成正比關係,其原因是過量的碘化鉀和碘化鉛再反應生成KPbI3沉澱,使的沉澱量的高度與加入硝酸鉛的莫耳數沒有成正比的關係。因此我們建議用Na2CO3水溶液與CaCl2水溶液產生白色CaCO3水溶液代替KI與Pb(NO3)2的反應,因實驗數據能準確表達出所產生白色CaCO3的量與Na2CO3溶液的莫耳數成正比關係。 3.碘化鉀加入硝酸鉛及硝酸鉛加入碘化鉀所得沉澱高度有些微不同,溶液pH值也不同,由此可知錯離子配位數多寡與混合溶液的先後順序不同成多變面貌。 4.過量碘化鉀與碘化鉛反應千變萬化,只要是以鉛為中心,而與碘形成多種錯離子,其錯離子的配位數多寡是未知數,他隨著兩溶液的濃度比例不同而成多變面貌。 5.濾紙中的反應有濃度大的往濃度小的地方擴散的現象。由於產生的沉澱物凸出紙面,因而阻止了擴散途徑,使得濃度小的液體無法跨越障礙,而形成單邊反應,在濾紙上形成弧形的黃色線。 6.洋菜中的反應,也是有濃度大的往濃度小的地方擴散的現象。兩塊洋菜凍垂直放置時,無論濃度大的在上方或濃度小的在上方,黃色的形成都只在濃度小的洋菜凍中,水平放置亦然。 7.以飽和KI溶液來低定飽和Pb(NO3)2溶液,其顏色變化為:黃色沉澱 黃白沉澱 沉澱溶解 溶液變橘黃色 溶液顏色變黃。再將最後產物淡黃色溶液用蒸餾水滴定時,顏色有逆反應現象,其顏色變化為:黃色溶液 溶液變橘黃色 白色沉澱 黃白沉澱 黃色沉澱。

數字的連鎖反應-自守數

將某一個自然數平方之後,如果此自然數全部數字出現在平方後的數尾部,則此自然數叫做「自守數」。我們所要討論的是自守數是否有固定的公式可以找出來,又或者根本沒有規則可循。經由我們一連串的假設、推論、證明,並利用電腦程式 Excel 速算表的快速運算,我們發現自守數如同化學的連鎖反應一般,它可以一個接著一個的被”反應”出來,而且只有兩個反應程式可以造出來。在整個研究過程中,我們發展出一套完整的路徑,推導過程中,也發展出一些簡潔的方法;讓我們體會到,改變思考方向,也許更簡單、更容易了解。

是誰惹的禍?─探討牙菌斑

本研究旨在了解牙菌斑的特性和形成背景,及其對口腔衛生所產生的影響;進而分析在日常生活中牙菌斑的生成環境及因素,以期進一步了解如何減低牙菌斑生成的方式;並透過各項的實驗操作及數據分析,探討如何有效地抑制牙斑菌生成的各種方法。最終的目的是,希望能透過對牙菌斑形成因素的了解,進而增進預防及保健牙齒的知識,培養良好的口腔保健習慣。

讓巨人馴服地牛

為了實際瞭解不同的建築物基礎設計與處理方式不同,進而探索建築物耐震能力與隔震效果的差異性為何? 我們利用電磁鐵及電腦桌滑槽等簡易材料先自製了一模擬震動平台及具彈性節點之兩層式桁架。並將電腦連線的數位攝影機裝置於平台上, 以方便於震動實驗中同步觀測攝錄桁架淨變位之震動狀況。我們總共分有三大項的實驗, 分別研究三種的防震系統(橡膠柱防震、彈珠防震及我們所自創的新型防震)每三項實驗又分成兩小項分別研究各個實驗系統的功效與載重的影響實驗後再針對這三大項實驗來判別我們先前的假設是否成立, 並探討我們實驗的成果。

如履薄冰風火輪

腳踏車、摩托車、汽車,都是現代人不可或缺的交通工具。透過對車速、坡度、路面、車重的各種實驗,以及輪胎紋路對摩擦力的影響,我們知道下雨天輪胎與地面的摩擦力會減少,而當溫度升高時,瀝青及胎面熔化,車輛有如在薄薄液體上行走,更潛藏著危機。最有效的安全緊急煞車方法,並不是完全踩住煞車,讓車輪煞住,而是稍微放鬆煞車,讓車輪能適度旋轉,以免打滑。

自動化中控安全系統

(一)突破汽車傳統中控控制方式。(二)不用鑰匙、遙控器,輕鬆的伸手開門、自動關門。(三)不需特別刻意設定防盜,自動化進入防盜系統。(四)感應式中控系統結合防盜鎖定控制與開車基本操作,完成自動化中控安全系統。(五)補救原廠防盜器防盜效果不足之缺點,為第二層安全防盜系統。(六)晶片可裝在戒子或手錶或類似的東西上。

數位攝影與碰撞一瞬間

本實驗利用「閃光攝影術」,由拍攝桌球碰撞球拍拍面瞬間照片,希望能測量桌球與拍面的接觸時距、摩擦力、恢復係數。近年來,數位相機已經具有單眼相機所有功能,所有攝影參數可記錄調整,並且可以馬上看,作影像處理,大幅降低拍攝費用,若配合高速閃光燈,可以拍到重複曝光的照片,所有的數據由照片測量,是計算碰撞問題的新的構想,適用於所有球類的碰撞。所有球類以桌球最輕,速度很快,與拍面接觸時間很短,會受拍面牽引而旋轉,拍攝桌球碰撞瞬間是高難度挑戰。我們選定一種拍面,將拍面水平移動,桌球鉛直入射拍面,其摩擦力造成的力矩,使反彈的桌球在空中旋轉,由照片測量入射、反彈的位移、球心座標、旋轉的角度,並算出:1. 桌球與拍面的接觸時距?t=1/70~1/370 秒,當球速快則接觸時間較長。2. 桌球與拍面接觸可視為「純滾動」,其摩擦力與桌球對拍面的相對運動有關。 靜摩擦係數 0.06 ?μ? 0.10 ,若拍面移動速度快則摩擦力較大,碰撞後桌球旋轉的角速度較大。3. 恢復係數e=0.78,與桌球入射速度、拍面移動速度無關。

改良式之落水龍頭

一. 探討傳統式落水孔,並針對其缺點加以改進---屋頂之使用率不高、落水孔清理不便、導致屋頂落水孔常有泥沙淤積的情形,久了便形成阻塞的現象。二. 藉由陰井之節流沉澱及流理台水槽之篩桶容易清理之原理應用於落水孔之改良與設計。三. 藉由我們將平日所學例如:木工實習、模型製作、建築構造、建築設備、建築工程概要及水電實習等等…,應用於此次科展,並進一步將落水孔加以改良。

應用木材加工技術原理進行感性工學意象實驗—以塗裝工程為例

本科學實驗為高職實習、專業課程範疇內,木材表面加工塗裝技術原理之延伸應用,希望以科學實證的方法,探究以不同加工塗裝過程,用以獲得之不同視覺意象效果。並以感性科學調查與分析之方法,進行科學實驗設計。本科學實驗依據木材加工塗裝專業技術之學習,我們將實驗設計成三個方案:一、 實驗一:木材塗裝後感性元素符號取得。二、 實驗二:感性意象實驗調查。三、 實驗三:感性驗證實驗。我們實驗小組一起討論出 25 種我們假設的所謂『感性形容詞』,希望藉由實驗一的調查,在這些形容詞中找出購買家具或自己 DIY 家具時,一般家具在塗裝後的顏色感覺,希望具有或應該具有之感覺為何。經過實驗一分析,我們共找出六種感性形容詞:厚重的、復古的、大方的、舒服的、柔和的、輕巧的。在實驗二中,我們依據現在生活上,一般消費者在 DIY 家具選作時,最喜歡選用之木材與顏色進行 33 種不同塗料配方,然後將其應用在木材表面上,與實驗一之結果進行感性意象調查。分析出大多數人認為具有相同意象之感性配方。在實驗三中,我們將實驗二的結果,應用在家具產品中,希望以科學實驗驗證之方式,證明其合理性與實用性。且所獲得之結果,除了『大方的』感覺,未能如預期效果外,其餘五組感性形容詞,符合大多數使用者之共同意象。實驗過程中有許多限制如及形容詞的選用、木材種類的挑選、底面漆的比重考量、染色劑的挑選等,都有許多種不一樣的配比方式。若要分析出較完整的配比,必須進行大量之配合實驗,因此本科學實驗以先期應用之分析計畫與方法技術選擇為主要目的,希望為日後延伸應用實驗進行初探。

灰頭土臉─校園灰塵的觀察研究

本研究專題為了瞭解灰塵的構造與成分,並加以了解灰塵是以沉降的方式或者是以靜電吸附方式,吸附在柱體上,且觀察吸附在柱體哪個表面上的灰塵較多,還有會不會因為風速的快慢,而影響灰塵的吸附多寡,另外不同的形體及表面光滑度、不同材質會影響灰塵的吸附情形嗎?在同一空間裡,不同高度的地方觀察灰塵累積的量,以便知道灰塵最容易吸附在哪一高度。經過我們的研究後,發現灰塵裡有岩石礦物、黴菌的孢子、塵?、花粉粒、植物的種子、棉屑、碎屑、其他任何可以懸浮或隨著空氣流動的細小物體,而灰塵沉降的方式並不一定,有因材質不同所造成之靜電,以及風速快慢和重力的影響,所以沉降方式都有所不同。我們發現越粗糙的柱體,灰塵越容易累積在上面;所以,空氣擾動、不同形體的接觸面積、風速的快慢、表面的光滑或粗糙、不同材質,都會影響灰塵的沉降與吸附,重力和靜電引力實為灰塵吸附的重要關鍵。