全國中小學科展

第44屆--民國93年

對抗塵蹣大作戰

塵蹣可說是灰塵的隱形殺手,我們透過調查了解塵蹣在家中出沒的地點,藉由物理和化學因素對塵蹣生長情形的探討,希望獲得簡單有效的防蹣方法。在調查了十二個家庭後發現,歐洲室塵蹣和美洲室塵蹣是家中最出現的品種,以枕頭、棉被、床墊等處發現的比例最高;物理性防治方面,本實驗藉由控制光線、溫度、溼度、布料種類,得知塵蹣在低溫、低濕度和照光實驗組別存活情形最差,此外我們發現塵蹣在黃光、綠光、紅光實驗組別死亡情形較嚴重;布料的間隙如小於塵蹣,則塵蹣較不易生長,故居家環境應保持明亮、乾燥,寢具布料可選纖維編織較細緻,避免使用深色;化學性防治方面,觀察塵蹣對各種防蹣產品和清潔用品的趨避反應,結果顯示家中常用洗衣精和漂白水就有殺蹣效果,標榜防蹣的產品並非必須。

花粉的萌發與傳播

本研究藉顯微鏡觀察和人為操作實驗的方式,研究各種花粉的型態、萌發條件及傳播機制。主要目的如下:(一)觀察各種花粉的基本型態與構造;(二)探討各種變因對花粉管生長的影響;(三)探討花粉型態、構造與傳播的關係;(四)探討風力對花粉傳播的影響。研究結果顯示:大部分的花粉的萌發溝(孔),其數目與形態會依種類不同而有差異,單子葉植物的花粉通常具有單溝的萌發溝(孔),雙子葉植物的花粉則具有三、四或五個萌發溝(孔);5~10﹪蔗糖濃度可促進鳳仙花、百合科植物(香水百合、姬百合、鐵炮百合)花粉管的生長;100~ 300ppm 鈣離子濃度可促進鳳仙花花粉管的生長;100ppm 硼離子濃度可促進鳳仙花及孤挺花花粉管的生長;固定風速下,風媒花粉的傳播距離較遠也較分散,而蟲媒花粉的傳播距離較短且較集中;不同風速時,風媒花粉及蟲媒花粉二者皆隨風速增加而傳播愈遠,但風媒花粉的傳播效果更顯著。

除濕輪在空調上之應用研究

在溫室效應的影響之下,全球氣候不穩定及溫度不斷地慢慢向上攀升,而台灣又屬亞熱帶海島型氣候,氣溫偏高且潮濕;使得人們在日常生活當中對空調設備的需求更加依賴。市面上的機械式冷凍空調系統,冷卻過程雖然可以很容易達到降低溫度的要求,但在夏季時卻有四成以上的電力要供應現今的機械式冷凍空調系統,又氟氯烷冷媒也對環境破壞造成很大的傷害;而吸附式除濕空調系統可在潮濕高溫狀態下,達到減濕降溫之目的。本實驗將跳脫傳統機械式壓縮機氟氯烷冷媒之冷凍空調系統,朝環保節能吸附式除濕空調系統來著手。此次研究在設計上共分三個循環系統:除濕系統、再生系統、冷卻系統。除濕系統是利用除濕輪的吸附原理來達到減濕目的。再生系統是將吸附在除濕輪的水分通過加熱的空氣,用以除去吸附劑中所吸收的水份。冷卻系統是把除濕輪除濕完的高溫空氣,經由冷卻系統來達到空調要求之溫度。而實驗結果後,我們在環境模擬室上測得的溫度皆可達到舒適的溫濕度(25℃~27℃、50%RH~70%RH),更提高此實驗的實用性與價值性。希望藉由此次研究結論,提供給冷凍空調相關製造廠商參考,並可供相關學術單位做更深入的探討,進而規劃設計出節能環保且有競爭力的空調系統。

呼風喚雨

「大雨大雨一直下???? 」想要讓天空中的水掉下來(降水),可不容易!首先,一定要使空氣中的水氣達到飽和。但不是飽和的水氣,就會凝結而降水,往往還需要空氣中的小微粒(例如:灰塵、煙、花粉?)附著,才能形成小水滴或冰晶,而這些小微粒就是我們所要研究的對象~凝結核(condensationnuclei)。凝結核的種類非常多,我們可運用人工的方式,將凝結核散佈在空氣中,除了讓小水滴附著外,也可降低溫度,增加凝結的效果,達到降水(圖A)的目的,這就叫做「人造雨」(rainmaking)。期望我們的實驗能找到最佳造雨的條件,除了解決缺水的問題,還能兼顧自然環境的保護。此外,古代人們擺設香案,祭天求雨,其實是以燒出來的煙飄到空中,做為凝結核,達到下雨的目的,這是有科學根據,與神蹟無關喔!

搶救金錢大作戰─前埔溪畔金錢草(Drosera burmanni Vahl)的族群分布與植生適?

金錢草(Drosera burmanni Vahl)是國內瀕危稀有的食蟲植物。本項研究自92 年9 月至93年6 月,就前埔溪畔金錢草族群分布和變化、生長環境及植生的適應進行調查。金錢草生長在溼地,土壤的濕度是其生存的主要因素,在前埔溪畔E 區生長地是一荒廢農田,終年土壤潮濕,最適於金錢草成長,族群最大時達1600 餘株,極可能是目前國內金錢草族群最大的棲地。4~5月是金錢草花朵盛開的月份。金錢草對於貧瘠砂質濕地的生長環境有很強的適應力,該生長地僅有莎草科和少數植物可與它們競爭演替,人為的開闢及踐踏導致金錢草族群逐漸萎縮,及早劃定保護區或可挽救它們垂危的生機。

奈米微粒現形記—化學反應速率的探究

為了將去年我們所獨創的「一滴溶液的化學顯微電解實驗」能延續到其他的化學實驗上,今年我們更是創新突破了很多困難的關卡,在傳統實驗對照下,由第一代實驗到第五代的減量設計,現在已能成功的運用【報廢的光碟片】、【報廢的電腦】、【報廢滑鼠內的感光二極體元件及電品體】來自製設計出『兩極反應物各一滴容易做自動偵測反應的紀錄』;更企圖一併可在學校大力推動電腦融入教學的設備下,能『透過顯微鏡加裝的CCD電子螢幕目視觀看』、『聯結電視螢幕立即播放』或『拍成電子影片檔由電腦播放』,已和現在政府大力推動的奈米科學教育接軌,並真正達到顯微化學環保實驗的終極目標。

褐蘋世界~蘋果汁褐化現象之探討

酵素性色變是蔬果常見的現象,我們用了其中最具代表性的例子-蘋果,又因為蘋果汁的應用範圍較廣,我們遂就蘋果汁的褐變與各種環境因子及食品添加物中的關係作一系列的討論。結果發現有效的調控pH值、溫度、接觸氣體及添加適當的還原劑都能有效的防止或減緩其褐變,而導致其褐變的主因「多酚氧化酵素」更有其特殊的化性。已褐變及未褐變的蘋果汁的化學性質也大不相同。

百合花粉嚇嚇叫—花粉管體外萌發實驗改良研究

種子植物藉由花粉管的萌發,到達子房與胚株結合繁殖下一代,在這次實驗中我們以最明顯能夠觀察的百合,來做研究,以四種園藝改良品種來做花粉管的體外萌發實驗,在做各種物理、化學的條件後,我們發現黑暗下,30℃,蔗糖濃度5%加上培養液,pH 值4.8 時,FS350 的萌發情況最好,我們便以此來設計改良花粉管萌發的實驗。

被忽略的神秘力量-表面張力的研究

液體的表面張力很微小,不容易用一般的儀器來測量,常見的大學實驗是用杜諾扭秤來測量,而本實驗設計是利用自行製作的儀器,利用簡單的槓桿原理以及定滑輪方便操作的特性,測量各種日常生活中常見的液體表面張力,計有:各種水質、酸鹼性溶液、糖水和食鹽水溶液、4 種清潔劑、6 種飲料、以及溫度的影響,並且更改各種變因來觀察溶液表面張力的變化,希望研究有助於我們瞭解日常生活的液體,其表面張力的差異。

以機械氣壓組成正反器型態之迴路設計與探討

「儼然有發現新大陸的感覺!」這句話代表我們從此次研究與製作的結果中獲得的最佳感言。本項研究的動機和目的在於以數位邏輯的理論基礎和設計方式作為根據,將順序邏輯設計的概念以正反器的型態應用在機械氣壓控制迴路的設計上,並試著找出在機械與電機電子整合的模式下,是否真能符合其兩者共通的特性存在,也進一步分析和探求其可行性與否。而研究的過程或方式,從擬定工作項目、工作期程與進度及工作流程後,繼而展開迴路設計與規劃、連接實驗迴路測試和偵錯,由於研究和實驗製作的迴路項目很多,屆時必將無法於現場實體展示,因此,在完成前述所有迴路的設計與規劃、測試和偵錯,便開始組合單元項目迴路與標示牌製作、錄影拍攝和轉檔編修,並藉以網頁編輯的方式來呈現成果。結果發現,以機械氣壓組成正反器型態之迴路設計確是可以被應用的不錯方式,亦驗證在機械與電機電子整合的模式下,真具有兩者共通的特性存在,又在討論中,闡述分析在一般氣壓控制迴路的設計中常用於機械氣壓(純氣)的設計方法,並與我們研究製作的方式作比較和探討。最後在結論裡,我們咸認應可提供日後在這方面的學習者有一個新的思考方向和學習,亦能作為在教學上的參考,也寄予未來的發展前景是寬廣且令人期待的。