第44屆--民國93年

本研究的目的在探索孤立大浪的運動與其靠近岸邊的行為。實驗在長1.8 公尺、寬75 公分、高30 公分的透明大水槽進行，結果發現孤立大浪由深水進入淺水，當波高小於水深時，波速會變慢，當波高大於水深時，波速會隨水深越來越淺而越來越快，波高也變高，而且速度快到一定程度以後，前方的水面變成垂直的水牆，接著浪頭就會打下，浪就碎了。如果坡度較緩，產生水牆的位置會離水陸交界點較遠，水牆維持的時間也較長。實驗結果顯示孤立波浪的移動會像毛毛蟲的爬行，有伸縮現象，浪高會高低起伏，波速也會些微地忽快忽慢。

潛堤能消散部分波能，控制海灘侵蝕達到保護海岸，但現有潛堤皆是實心的結構物，研究者從海蝕洞的特殊景觀聯想嘗試應用孔洞在潛堤結構，讓不透水式潛堤成為有孔透水式，故使得研究者想了解透水式潛堤其消波能力、堤後渦流強度與分布到底和不透水式潛堤有何差異？因而引發本研究之動機。由於實際潛堤之結構相當龐大，因此本研究嘗試設計透水潛堤之模型，再進行模擬，實驗中針對（1）透水性潛堤（編號：A 結構物，進6 出4）、（2）透水性潛堤（編號：B 結構物，進8 出4）、（3）不透水性潛堤（編號：C 結構物）等三種潛堤加以試驗，根據所得的資料分析潛堤之特性，其中包含消波能力（反射率）、堤後渦流分布與本體穩定性。由實驗研究結果發現（1）潛堤對不同波長的入射波會有不同的消波效果，在這其中會對某一特定波長產生最佳的消波能力（最大反射率）且將潛堤改成透水式潛堤則其反射率會降低，再者入水口孔徑愈大，反射率會愈低、（2）研究中所設計的透水式潛堤在水平出水口處會產生射流，有削減堤頂上方透射波所形成之渦流的功能，但射流如過大反而會形成更大之渦流強度、（3）渦流的產生會引起侵蝕，而堤頂壁的侵蝕會造成上方結構被破壞，其中以C 結構物最嚴重；而堤腳的侵蝕會造成潛堤傾倒，偏離原位置，失去原始功能，其中也以C結構物最嚴重、（4）透水式潛堤，其水平入、出口之孔徑比例如不超過3/2，則會在本體之穩定性表現較佳、堤後產生之渦流強度較低與渦流影響範圍會較小。海岸防禦之施工方法選用何種結構物來保護海岸，應慎重考慮其立即性及長期性之影響，避免保護施工方法選擇不當，長期後反而更難保護；此外在設計上除要求結構物本身安全並發揮最大保護效果外，應使其對鄰近海岸之影響降至最低，就潛堤而言，因其承受巨大的能量，所以壽命也十分有限，故在消波效果、潛堤壽命長短與生態保育等方面取一平衡，是相當重要的。

我們利用暑假親子活動的方式，尋找蟻螄棲息地，我們發現有蟻螄的三個地點~龍門海灘的沙丘上、鯉魚潭水庫的涼亭下、慈濟山的茶樹下；我們在校園植物園區內設立「蟻螄生態區」，讓小朋友認識有趣的蟻螄棲息地~人為不可能造成的「沙漏陷阱」！我們做了實驗發現一些有趣的結果：（一）飼養蟻螄，認識蟻螄的一生。（二）發現蟻螄吸食螞蟻的數量多寡和蟻螄的成長有關係。（三）發現有土或有沙的地方，蟻螄不怕水；沒有土沒有沙只有水的地方，蟻螄會淹死。（四）利用棲息地來計算蟻螄的繁殖力。

「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！

我們的主題是「已知有1k、2k…mk（m?N且k?N），將這些數分成n 組，使每組的數字皆有 m /n 個，而且每組的數字和皆相等，試問應如何分法？」，研究重點放在k、n、 m之間的關係，希望對於1k、2k…mk來說，我們能很快求得到一組分法解。

立可拍相機的發明，雖使人類更方便的捕捉畫面，但也因「用了即丟」的觀念和行為，無形中製造許多垃圾。在愛惜地球的心情下，收集各品牌的立可拍相機，研究他們鏡頭再利用的可能性。另外，我們也發現一種手電筒的燈泡，前方的小圓球，有聚光效果，運用光學原理，設計測量焦距的裝置，再依據牛頓光學公式，算出放大倍數，居然有約100 倍的效果，真不可思議。於是，我們利用上述兩種丟棄物品中所取出的凸透鏡，再加上生活中可用的回收物，製作出環保、實用的顯微鏡。進而配合自然課程中，觀察昆蟲、植物、微生物……等單元。與實驗室100 倍複式顯微鏡，對照觀察，呈現的畫面幾乎一致。我們的環保顯微鏡，操作簡便，希望能推廣給每位同學使用。

在接觸到了驚人的BZ 反應後，我們開始著手研究相關實驗。首先，想藉由改變各種反應物的濃度，看看反應的結果會有什麼差別，並記錄下反應時間的平均差，以求出反應速率，並進而求得「速率定律式」，來了解反應的機制。另外，在一開始便想試試看，能否利用其他化學藥品取代原本的反應物，因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化！此外，我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能，驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

台灣每年總要遇上一段枯水期，農業活動被迫休耕，農業經濟損失不少，為了節省可利用的水資源，以聚醯胺(polyacrylamide)所製成的塑膠土作為土質實驗，此塑膠土攜帶方便，且可重複使用，當吸飽水後可增為原來的50倍體積，保水力為一般砂土的270倍，形狀由吸水前之固體顆粒變為吸水後之果凍狀，然而對植物根部較沒有附著點，因此我們以塑膠土混合泥砂來達到使植物生長更好的土質調配。觀察結果發現植物在有塑膠土植栽中，無論是發芽率、生長率(含芊插植栽)，都比一般土質生長良好，但跟侵入塑膠土內，因此給予其乾旱期，植物也能在缺水的情況下生長但不枯萎，惟在環保上的顧忌將是在下一次實驗的發展主題。

本作品探討環境中各種變因對紙張的影響，透過實驗與紙廠的技術支援，研究使紙張保存更長久的簡易方法。研究結果：一、 紙張出廠後，如何防止劣化「控制良好的保存環境」以防止紙張劣化1. 高溫高濕下會加速纖維分解及微生物的活性而危害紙張，因此溫度20℃濕度50﹪為紙張的理想保存條件。2. 空氣中酸性有害污染物與纖維素作用，導致紙張劣化、變黃。3. 鹼性環境（pH＝9 左右）可中和酸性物質，減緩紙張劣化。4. 紙張經UV 光照後纖維發生光合水解作用，造成纖維硬化分裂。二、 劣化後，如何減緩劣化速度「運用脫酸法及使用適當的塗料、噴劑」，以強化紙張纖維素，防止聚合度下降飽和石灰水脫酸法對紙張維護的效果均不佳。道林紙適合用碳酸氫鎂脫酸法，宣紙適合氫氧化鈣脫酸法，銅版紙適合碳酸氫鎂脫酸法。此外，紙張經鹼性噴劑如：0.1％Ba(OH)2、10％PVA-BF-05(商品名)及10％SS-2800(商品名)表面處理後所受影響，也值得研究。

本研究主要在探討切除眼柄對泰國淡水長臂大蝦(Macrobrachium rosenbergii)之影響。切除雙眼之泰國淡水長臂大蝦甲殼白化，所脫之殼經104℃加熱10 分鐘後亦不會變紅。不切除眼柄及切除單眼者殼色正常。實驗結束後，將不切除眼柄、切除單眼、切除雙眼之蝦子於沸水中加熱5 分鐘，發現不切除眼柄及切除單眼之蝦子殼色轉紅，而切除雙眼者，加熱後殼色亦不會變紅。由此可推測，眼柄裏有支配色素活動的賀爾蒙生產部位。切除眼柄者，脫殼次數增加。但是切除雙眼後，蝦子可能因緊迫或是生理功能不正常，造成高達50％之死亡率。切除眼柄之蝦子，其體長增加率及體重增加率均大於未切除者。實驗發現泰國淡水長臂大蝦在夜間脫殼次數遠大於日間脫殼，此可能為蝦子夜間脫殼較不易被敵害侵襲。泰國淡水長臂大蝦脫殼後，不斷吸水及吸收環境中礦物質，以增加其體長及體重，測量Ｄ組得知脫殼後第二天仍在成長，在第三天後體長及體重不再增加。脫殼後泰國淡水長臂大蝦有攝食所脫之殼之習性，時間如果足夠，甚至將整個殼吃完。本實驗發現泰國淡水長臂大蝦雄蝦之成長率大於雌蝦。