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第45屆--民國94年

電池的深入探討及廢電池的應用

一、由指針偏轉方向可知,相同電極時,電解質濃度低的一邊是陽極,濃度高的一邊是陰極,而且濃度差愈大,電流愈大。 二、一般而言,任何一個濃度差電池,我們能寫出下面的公式:E= Eo - 0.059 / n * log[Mn+]稀 / [Mn+]濃 三、不同電極時: (一)如果陽極電解質的濃度大於陰極電解質的濃度時,則電流隨著陰極電解質的濃度減少而電流減少,且兩電解質的濃度差愈大,電流愈小。 (二)如果陽極電解質的濃度小於陰極電解質的濃度時,則電流隨著陽極電解質的濃度減少而增加,且兩電解質的濃度差愈大,電流愈大。 四、由第三點可知,純就Zn-Cu電池來講,要使電流加大,則需ZnSO4的濃度小於CuSO4 的濃度且兩者濃度差愈大愈好。 五、由指針偏轉方向可知,相同電極、相同濃度的電解質時,溫度高的一邊是陽極,溫度低的一邊是陰極,而且溫度差愈大,電壓愈大,電流愈大。 六、不同電極,但電解質濃度相同時,陽極電解質的溫度大於陰極電解質的溫度,或陰極電解質的溫度大於陽極電解質的溫度,對電流影響都不大。 七、由第六點可知,純就Zn-Cu 電池來講,要使電流加大則溫度影響不大。 八、棉線鹽橋產生的內電阻,和棉線鹽橋長度有正變的關係,和棉線鹽橋截面積成反變關係。 九、由第八點可知,純就Zn-Cu 電池來說,要使電流加大,則鹽橋長度要短,與溶液接觸面積要大。 十、廢電池不必急著丟掉,隔一段時間可再使用,或底部挖洞浸鹽水,再用蠟燭油密封,可使用一段時間,或在酒精燈旁烤一下,即可再使用兩三次。 十一、廢電池真的不能用了,拆開裡面有碳棒、鋅殼、電解質,可再利用: (一)碳棒:做電解水、電解CuSO4的電極。 (二)鋅殼:可做Zn-Cu 電池的鋅極,或可作為改良式的Zn-Cu 電池。 (三)電解質:包括MnO2、ZnCl2、NH4Cl、碳粉,其混合可作為2H2O2→2H2O+O2的催化劑,可作為MnO2+4HCl→MnCl2+ Cl2+2 H2O的氧化劑。 十二、本次研究內容,不像以前全國科展如何增加Zn-Cu 電池的電流、電壓,我們只是探討課文的文字敘述及廢電池的再利用。 十三、應用實驗: (一)製作出一棵不必插電,卻能閃閃發亮的聖誕樹 (二)探討電線著火,不能用水滅火的道理

校園追「蜂」俠

我們向消防隊索取到黃腰虎頭蜂、黃腳虎頭蜂蜂巢和活體進行飼養觀察,此外也訪談了一些相關的專家學者、野外實地勘查、及搜集相關資料等進行分析。本研究發現:虎頭蜂巢與蟻巢可以從巢的外觀和結構來區別;而黃腰和黃腳虎頭蜂除外形特徵、行為不同外,蜂巢也有所差異。另外也知道了虎頭蜂的食性及生活史;由於缺乏蜂后且觀察時間是從秋末到春季,所以幼蟲均無法存活,成蟲也沒有明顯的社會行為;最後本研究針對校園有虎頭蜂出沒的問題進一步追蹤調查,然後向各班進行「認識虎頭蜂」的宣導活動和問卷調查,結果發現同學們普遍對虎頭蜂心存恐懼,也缺乏正確的觀念。因此藉由本研究,剛好可以清楚的教導同學們認識虎頭蜂及正確的應對態度。

掌握幸運-南國田字草的形態生理與睡眠運動之研究

南國田字草是一種浮葉性的水生蕨類,匍匐莖細長,橫臥在水中泥土或濕潤土壤裡,葉四枚對生於葉柄頂端,依生長環境不同,可分為水生葉及陸生葉,水生葉又分沉水葉、浮水葉及挺水葉三種。孢子囊群聚集特化成堅硬的孢子囊果,長於葉柄基部,孢子有大、小孢子兩型。四種葉形在氣孔分布密度上有相當的差異,澱粉含量以沉水葉最少。南國田字草陸生葉隨著晝夜交替,具有週期性的睡眠運動,每天葉片開啟的最大角度和閉合時間有一定的時間範圍。黑暗期受光照干擾或連續照光、日夜顛倒,皆影響葉片的開閉時間與速率。

我把板塊拼起來了-板塊運動模擬

南美洲及非洲兩大陸塊的形狀非常契合,是因為中洋脊的擴張使它們分開。本研究以奧伊勒理論為基礎,利用大西洋中洋脊附近的許多轉型斷層及破裂帶,並以空間向量及解空間方程式的方法,來求奧伊勒極的位置,以進行南美洲和非洲之間板塊運動模擬。先算出分別中垂於兩個不同轉型斷層的兩個平面方程式,再找出兩平面與地球球面的交點,即奧伊勒極的位置。奧伊勒極可以用來描述板塊相對運動,相對運動量則由中洋脊兩側的條帶磁力異常線換算求得。最後將所求得的奧伊勒極和現有的板塊資料與海岸線資料,輸入電腦進行板塊運動的模擬,並進一步算出兩板塊間的相對運動速率。本研究所算出的奧伊勒極位於63.8° N、32.9° W;以奧伊勒極為基礎,算出兩億年來非洲和南美洲兩板塊間相對運動的平均角速率約為0.305 度/百萬年;最後模擬出兩億年來南美洲相對於非洲的古位置。在一億九千五百萬年前的古位置圖中可發現,當兩陸塊北端密合時,南端有陸塊重疊的現象,可見南端實際相對運動的量比預估的還少,推測是因為板塊經過長時間的運動,受到擠壓而變形,而這些變形吸收了部分的相對運動量,而非洲西南外海的確有一Wafisch Ridge 存在。

切割三角形之必勝策略

國小時就常和同學一起玩數學小遊戲,相當喜歡這種「想想看」的感覺。高一時考環球城市盃數學競賽,題目中有一題令我百思不解,後來和同學提起這個遊戲,發現大家對這題也都沒什麼好辦法,經過幾天討論之後,終於把題目解決了!不過我卻又發覺這個遊戲在加以變化之後,又可以有不同的玩法與解法!恰好當時我們也學到「排列組合」這一章,其中樹狀圖的概念和我當時的解法可說大同小異。當下我們就決定要繼續挑戰這個既繁且雜令人又愛又恨的遊戲。

新發現!!!化學式性質、互變及其應用的探討

本研究目的有:一.歸納產生紅色沉澱物的方法及條件。二.歸納紅色沉澱物性質的探討。三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 本研究總結論: 一.歸納產生紅色沉澱物的法及條件 1.Na2CO3(aq)+Pb(CH3COO)2(aq) +NaOH(aq),加試劑先後順序、溫度、NaOH(aq) 濃度均會影響生成紅色沉澱物、生成的時間。 2.PbCO3(S)及PbO(S)加入1~3M NaOH(aq),在室溫下,均能在短時間內產生紅色物。 3 Pb(CH3COO)2‧3H2O (s)及Pb(OH)2(s)、少量水,在室溫下,加入NaOH(s),均能在短時間內產生紅色物。 二.歸納紅色沉澱物性質的探討。 1.紅色物不能氧化濃HCl(aq)產生Cl2(g),紅色物證明是PbO 氧化鉛。 2. 3.PbO(yellow)及 PbO(red)對H2O2分解平均速率非常接近。 三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 1.以5mL 注射針筒吸取8M NaOH(aq) 0.04mL,逐滴加入部分白化的鉛樹中,能產生最快、最鮮紅的紅鉛樹(α-PbO)。 2.自製鉛蓄電池電極放電時,電壓、電流大小順序均為:β1 型﹥α1 型﹥α2 型﹥β2 型。

飛彩青龍---穿梭在迴圈中的規律

驚奇:一副牌經過特殊的洗牌方式─逆序之後交疊洗牌一次,可以洗出四條不管花色的「青龍」,研究到最後,我們發明了「類鴿原理」:存在n個區間,每個區間必須「剛剛好」m個物件,當「第n區間」最上面的一個物件,進入「第1區間」時,「第1區間」最上面的一個物件,勢必會被推至「第2區間」;而「第2區間」也因為「多了一個物件」,勢必將原本「第2區間」最上面的一個物件,推至「第3區間」;使得原本「第3區間」最上面的一個物件,推至「第4區間」;…,依此類推「第n區間」,使得「第n區間」補足m個物件。

片面之磁

本研究是對磁鐵同極相斥特性、磁通密度加成性、磁性材料導磁特性進行研究。由實驗發現,非金屬都不會被磁鐵吸引,但也不是金屬就可以被磁鐵吸引,如銅、鋁就不會被磁鐵吸引。另外,由實驗發現,磁鐵的排斥距離與靠近磁鐵物品的種類、形狀、大小與放置位置都有關。靠近磁鐵的鐵線越粗、鐵線排列越緻密與鐵線在4.50 cm 以內時鐵線的長度越長,越能縮短磁鐵的排斥距離。在本研究中亦發現,(1)磁鐵排斥距離與10.00 cm 長導磁材料的線徑呈線性減少關係;(2)在10.00 cm14#鐵線相距180 度下,磁鐵排斥距離與磁鐵的磁鐵的磁通密度呈線性增加關係(3)當14#鐵線長度小於4.50 cm 時,鐵線排列距180 度、90 度、45 度時,磁鐵排斥距離與鐵線長度亦呈線性減少關係。另外,由本實驗也可了解鐵線如何影響磁鐵磁力線分佈。最後,本研究選擇磁通密度為3000 高斯的磁鐵,加上磁鐵同極相斥及片狀導磁材料導磁易形成『片面之磁』的特性及水的浮力原理成功做成『上升水位監測系統』及『下降水位監測系統』,這兩個系統可應用於河川水位警示。

美麗背後的危機-體檢佐倉步道護坡

原為台泥採礦道路的佐倉步道,隨礦區廢棄現已規劃成生態步道,成為花蓮市郊登高健行、拜訪自然的絕佳選擇。但是,去年的冬颱過後造成滿目瘡痍,暴露出此處有崩塌、地滑的疑慮。藉由實地的地質調查,分析此處可能造成的地質災害,觀察邊坡的防護工程,尋找需補強改善的地段。步道全長3950 公尺,距入口處約450 公尺與約820 公尺兩處的擋土牆,前者因設計不良而後者因地質敏感有高度崩塌的危險性,需立即改善。此外,整段步道的護坡工程也有設計不當與施工粗糙的問題。建議有關單位加強護坡工程體檢,並於地質敏感區設立警告標示,以維護遊客安全。附帶一提,此處的生態豐富之外,也有珍貴的石灰岩地形,希望有關單位能設立解說牌以增進遊客的地理知識。

木棉樹上的小精靈

學校有三棵木棉樹,每年春天,開滿橘紅色的大花朵,總是吸引不少的鳥兒,這次調查主要在探討有哪幾種鳥喜歡造訪木棉樹、牠們喜歡在什麼時段、天氣狀況及溫度會不會影響牠們造訪、花開了及花謝了對牠們的吸引力都相同嗎、以及牠們在木棉樹上都在做什麼。我們選擇了最大的那棵木棉樹做調查研究,從94 年2 月21 日校園的木棉花開始開放的時候,每天觀察四次,一直到94 年4 月15 日木棉樹上的花掉光為止。調查期間共發現5 種鳥類、456 隻次到過校園裡的木棉樹上活動,數量最多的是綠繡眼,鳥類最喜歡在早上8:00~8:20 的時段到木棉樹上活動,牠們在木棉樹上的行為,主要是休息、鳴唱、吸花蜜、排泄等活動,在花盛開期、晴天及溫度在20℃~25℃時的鳥種類和數量最多。