第44屆--民國93年

因為戶外教學時，對地層下陷現象的好奇，所以我們想探討地下層下陷的原因和建築物下陷的現象。我們用模擬地層構造的方式做實驗，並試著從實際環境中找證據。根據實驗結果，發現下陷的主要原因來自於放水，而且反覆加水放水會加重其下陷程度。另外我們又發現地上的物體越重，下陷越嚴重。同重的物體，底面積越大，下陷程度會較少。而海水和淡水使土壤和物體下陷的程度差不多。跟實地環境對照，我們認為超抽地下水，雖為地層下陷的主因，但反覆的抽水和補充，也是加速下陷的原因也是加速地層下陷的幫兇。而地層上建築物的下陷程度與重量和底面積有關，建築物底面積越小、重量越重則下陷越深。

研究茭的材質和大小，及擲茭時的高度和擺法這四個因素對出現聖茭機率的影響，並找出擲茭比賽時較佳贏的策略。就個別試驗的組合而言，沒有一個因素的分類能絕對的優於其它分類；若以每一種因素分類的整體平均機率來看，木質優於竹頭，大的茭優於小的茭，７０和１２０公分的高度沒有差異，平面皆向上且並排的擺法則優於其它６種擺法。較佳贏的策略為：條件為木質*大→選擇的高度為７０公分，擺法為平面皆向上且並排；條件為木質*小→選擇的高度為１２０公分，擺法為平面皆向上且並排；條件為竹頭*大→選擇的高度為１２０公分，擺法為平面左右相合且一角向上一角像下；條件為竹頭*小→選擇的高度為70公分，擺法為平面一上一下且並排。

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。

一、Ｍn×n (s)：在ｎ×ｎ正方形棋盤中,排列s顆棋子在方格內,每一方格最多只能排1子,棋子的配置須滿足兩個條件:(一)無任意4子可形成矩形框的4個頂點(此矩形框需與棋盤邊平行)(二)在無棋子的方格中,無法再加入棋子二、Ｖn×n×n(a1,……,an):在n×n×n的正方體棋盤中,每層的棋子個數分別為a1,……,an,S=a1+…+an,棋子的配置須滿足兩個條件:(一)無任意8子可形成長方體的8個頂點(此長方體邊需與立體棋盤邊平行)(二)在無棋子的方格中無法在加入棋子本研究在Ｍn×n (s)與Ｖn×n×n(a1,……,an),,S=a1+…+an中探討s的最小值、最大值及變化情形，並分析其配置方法。之後推廣至長方形Ｍn×n(s)及長方體Ｖn×m×k(a1,……,ak) ,S=a1+…+ak。最後根據研究結果設計一個「避開矩形框棋」，並分析出致勝的策略。

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。

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。

興建工程之初，在品管工作上，即要求粒料品質，然而工程誤用如頁泥岩等吸水膨脹性粒料，造成結構物劣化問題，仍時有所聞。前述劣化情形，過程緩慢，因此，本研究以萬能試驗機加載，模擬粒料膨脹力，藉試驗所獲得之參數，驗證破壞模式之理論推導合理性。另藉試驗結果量測出之膨脹壓力及砂漿試體束制能力，可輔助提供誤用膨脹性粒料時，結構物維修決策參考。對於承壓結構物，應可不必全部拆除重建，處理之深度以淺層挖除膨脹性粒料再進行修補，應可滿足需求；若屬承拉結構物，則應審慎評估其安全性，再決定採取拆除重建或其他補強措施。

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。

本專題完整的探討了「王位繼承人」的問題。透過大量觀察、分析、統整與邏輯歸納法則，我們得出一個十分簡潔明白的結論，即任意N 個王子，在報X 留Y（X，Y 任意指定）的王位繼承規則下，應該站在哪個位置才能成為王位繼承人。在我們的研究中，針對「王位繼承人」的位置預測，將所有狀況歸納成2 大系統，4種條件，推導出L 值公式4 項，S 值公式2 項，這個結論涵蓋了所有不同N，X，Y 值下的各種情況，並且所得公式簡單易懂，能得到這樣的研究結果，實在令人興奮。

四角拼圖是由九張一樣大小的正方形卡片所組成的拼圖，每張正方形的四邊有不同圖案的半邊， 可與其他卡片的另半邊接成一張完整的圖片， 最後拼出3 ×3 的拼圖。卡片上的圖片種類可重複，四張半邊的圖案排列方式也不盡相同，故一副拼圖可能有一種以上解。我們設計了以下三大類拼圖：一、 3 × 3 的拼圖有兩種圖案， 每張卡片含二種圖案的同半邊。二、 3 × 3 的拼圖有三種圖案， 每張卡片含三種圖案的同半邊。三、 3 × 3 的拼圖有四種圖案， 每張卡片含四種圖案的同半邊。在此研究中，由調整卡片中的圖片多寡和其排列的方式，探討這些因素對拼圖解的影響（ 多寡、特性）。同時也從原始的拼圖方式， 研發更有條理與完整性的拼圖方法。