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第45屆--民國94年

整潔比賽的剋星!校園幽靈蜘蛛〈Pholcidae〉之研究

觀察幽靈蜘蛛外部形態發現,校園內幽靈蜘蛛有三種,分別為壺腹蛛(Crossoprizalyoni)、Micropholcus fauroti 及幽靈蜘蛛A,其中Micropholcus fauroti 為台灣新紀錄種,幽靈蜘蛛A 則有可能是新種。綜合行為及生理研究結果顯示:幽靈蜘蛛多生存於陰暗的角落及較無干擾的地點,具有負趨光性;適合活動的溫度範圍介於11-32 ℃,當溫度低於5 ℃則幽靈蜘蛛的活動力會降低,而超過43 ℃蜘蛛會麻痺,超過50 ℃幽靈蜘蛛則會死亡。人工飼養之下,發現幽靈蜘蛛在產卵後,有叼卵到處行走的行為,對卵的保護周到。佔網研究顯示,網上無蜘蛛的情況下,入侵者會佔據空網;當網上有蜘蛛時,體型大者為最後的勝利者。六個月的校園幽靈蜘蛛群落調查發現,幽靈蜘蛛在五月時族群數量增加,推測為繁殖季。其主要食物來源為雙翅目昆蟲,建議學校可適度地保留幽靈蜘蛛的網,其不僅是害蟲的天敵,更是免費的捕蟲網。

愛玉~愛在凍結時

愛玉製作的建議比例是【愛玉子:水=1:100】,此比例於常溫下約放置30 分就可達到不錯的凝結效果。低溫不利於愛玉的凝結,搓揉後置放地點的溫度越高,愛玉凝結的速度越快,且搓揉後置放地點的溫度高低對愛玉凝結速度的影響大於搓揉時水的溫度高低。搓揉時間會影響愛玉的凝結速度,但對彈性影響不大,最多搓揉時間不要超過15 分鐘。愛玉放置越久,化出來的水會越來越多,須儘早食用。用雙手搓揉是製作愛玉最好的方法。用白開水、糖水、綠茶也可以達到不錯的凝結效果。利用肥皂水測試所用的水的硬度,鈣、鎂含量最多的是~枕頭山水火同源、枕頭山標高300M 的水,這些水來自石灰岩地區,所含礦物質十分豐厚,因此愛玉能在2-5 分鐘就馬上凝結了。在蒸餾水中添加不同劑量的氯化鈣、氯化鎂、氫氧化鈣,結果中性的氯化鈣、氯化鎂溶液無法使愛玉凝結;但是若加入適量的飽和澄清氫氧化鈣溶液是可以使愛玉達到很不錯的凝結效果的,過量或不足都會讓愛玉顯得太軟或根本無法整片凝結。我們無法由溶液原本的pH 值來判別是否能使愛玉凝結,但愛玉在經過搓揉後會使水溶液的pH 值降低,等到完全凝結後的pH 值會更低。

『喊水會結凍』─豆花凝結

為了想探討影響豆花凝結效果的各種因素,我們先從凝結時需要的水量著手;接著分析相同的水量,如果凝結劑(石膏粉)的量不同,凝結出來的結果有何差異?除了探討成分外,我們也研究在製作過程中,有無攪拌是否也影響凝結效果?而除了石膏粉可以當凝結劑外,還有什麼可以當作凝結劑?另外,在製作過程中,溫度的高低對凝結效果又有什麼影響?最後,除了黃豆以外,其他的豆類是否也能做出豆花?我們先將黃豆泡水六至八小時,使豆子軟化。將適量的豆子及適量的水一起倒入果汁機中打成豆漿。用濾布將豆汁濾出後煮沸,使之去除豆腥味後,去泡沫,加入凝結劑。待其冷卻後,豆花即成,我們再比較其凝結效果。

垂涎”欲”滴-看黏滯性與表面張力

由觀察“垂涎欲滴”的日常現象,探討垂涎液柱長和溫度、濃度、放流管長的關係。利用簡易點滴瓶及點滴軟管的巧妙組合,進行小流量及小管流的各項實驗檢測。探討液柱長度隨溶液種類、溶液溫度、放流管長、流量等變因具規律變化。從流量與液柱長之規律變化出發,進而探討液體黏滯性與表面張力的關係。視管內水流及管外流為穩定流體,以連續方程式及白努力定律計算黏滯性與表面張力。

不要把我丟掉!

在雙氧水分解成氧氣的實驗中,大部分都以二氧化錳當「催化劑」且具有良好的反應性。但反應後瓶內二氧化錳再被使用於雙氧水反應時,反應卻變的很慢,因此使用後的二氧化錳往往不被再使用而棄置,甚至在化學實驗室管理規則中1,也建議將使用後二氧化錳與其他重金屬一同交廢棄物清運機構處理。我們存疑二氧化錳在雙氧水分解反應中,到底是反應試劑或催化劑?針對我們的疑惑,我們研究了二氧化錳的反應速率、是否是催化劑以及恢復活性的方法。由實驗結果我們發現:一、在雙氧水分解反應中二氧化錳確實是催化劑。二、不論新鮮或回收的二氧化錳,都可藉著加熱、增加二氧化錳劑量及加鹼來增加雙氧水分解反應中氧氣生成的速率。三、雙氧水分解反應使用後二氧化錳可以用酸、鹼或是還原劑加以迴流處理,當重複使用時仍有極佳反應效果,故不需棄置。

疾風冷氣-新式變頻

本研究乃針對一般常有之分離式冷氣,做無段變頻控制(A.F.C),與管路系統調整。提高運轉效能,並可避免因外氣變化造成之冷凍能力下降,達到節能、省電、低成本效果。有別於現有冷氣變頻方法,改採M.I.O 控制方式: (1)、以溫控器-變頻器,調整冷媒流速,(2)、藉新式感溫膨脹閥,調整冷媒流量,內外交攻,達到系統內冷媒維持恆溫、恆壓之最大效能。於恆溫、恆濕室內,經適切設定調整與配合實證比較之後,可知改良疾風變頻冷氣較同型分離式冷氣機:1. 省能-----能源效率比(EER)值可提高至 3.62,節省電費48%,(且較同容量變頻冷氣高)。2.恆壓----壓力變動平順,變動率(S.R)低於3%。3.恆溫----冷房效果快於一般冷氣50%。

缺水就世主-乾燥式環保免水馬桶

面對近年來頻傳的旱災,我們只能夠實施省水計劃、減少用水。台灣家庭沖水馬桶的用水量約佔全家用水量的3 成左右,傳統馬桶每次沖水量約在12 至15 公升左右,而新一代的省水馬桶每次只需6 至9 公升,不過還是須使用5 公升以上的水。乾燥式環保免水馬桶,具有省水、環保之功效,具有質輕、方便好用和設備便宜等優點,且冬天上廁所時也較不冷,可事先預熱,才不會因裸露的臀部感覺寒冷使肌肉緊繃,也可增加血液循環、放鬆臀部以幫助排泄。我們將糞便烘乾,取得乾燥的糞便後,可拿來回收做肥料或是燃料;尿液則可和糞便分離,提煉具有經濟價值的尿素。

幫媽媽省瓦斯----太陽能燜燒鍋的研究

我們從媽媽用燜燒鍋煮綠豆湯,開始了對燜燒鍋原理的探討,進而瞭解了熱的傳播方式,及保溫的方法。又想到了我們可憐的地球,在人類大量開採和過度利用下,環境已經受到了很嚴重的危害,而目前能夠利用的能源不但有限,而且幾乎都會產生污染,所以我們把腦筋動到了太陽上,希望能自己做出可以利用太陽來煮食物的鍋子。

聲音對魚類行為影響之探討

透過以下的實驗,我們假設魚可以經由制約的過程,達到我們預期的研究結果。由數據以及折線圖的結果來判斷-魚可以確切接收到聲音、處裡聲音訊息,並對聲音產生條件反射。預備實驗一、二中,我們所進行的訓練,是為了測試魚是否具備基本的聽力,並觀察魚的行為;在實驗一中,魚對聲音產生適應並熟悉通道,經飼料制約之後可以正確判斷單方向音源;實驗二則是驗證實驗一,證明魚不是聞到、看到飼料或聽到灑下飼料的聲音而游過來;在實驗三中,魚對雙隔板產生適應並熟悉通道,經飼料制約之後可以正確判斷雙方向音源;實驗四為驗證實驗三,證明魚能判斷雙方向音源,同時也證明魚不是聞到、看到飼料或聽到灑下的飼料的聲音而游過來。另外,預備實驗一之後,利用數量較多的魚,證明多數魚也有相同反應,獲得理想的數據。經過長期的實驗過程,我們證實,魚在訓練後可以對聲音產生特定行為。此外,為了了解不同魚種間的音源方向辨認能力,使用了三種不同的魚種,進行外來種與本土種之間能力的比較,同時於大小不同科之間做比較。

消失的彩虹頻道──解碼42° 之謎

一、研究動機與目的:彩虹是因為陽光通過水滴後產生色散的結果。但書上都說,彩虹的紅光與太陽光的張角是42°,而紫光的張角40°,為什麼偏偏是這樣的角度呢?一定是這樣嗎?基於這樣的疑問下,於是我著手開始研究彩虹。二、研究過程:1.以塑膠圓筒裝水模擬水珠,觀察它對入射光的偏折程度。2.由折射定律、反射定律推導水珠中光的路徑及射出光的偏向角。3.測量光線經界面反射時的反射率、透射率。4.推導光線由不同路徑進入水珠,射出光線的照度變化。5.綜合幾何因素、反射率因素,以Excel 軟體統計「照度相對於光的反射張角」的關係函數。三、研究結果與結論:1.均勻照射在水珠上的平行光線,不會以單一方向反射。2.由於水珠的球形的幾何因素,照射在水珠邊緣部份的光線會有會聚作用,反射後集中在特定角度,如二折射一反射回來時,聚集在42.5°,也是最大的張角。如二折射二反射回來時,聚集在50°,也是最小的張角。3.光線以不同的角度射入水面、射出水面時,反射率與透射率都不同;以此經驗式計算射入水珠中的光線反射在各種角度光的照度,經二次折射一次反射的最大照度集中在張角42.5°處,經二次折射二次反射的最大照度集中在張角50°處。4.由以上兩個因素可知,兩個方位的反射光比起其他方位,光線照度大得很多,因此只在這兩個方位可以看到彩虹了。5.張角42°~50°間,除了水珠表面直接反射外,似乎水珠並未返回任何的光線,因此判斷這個方位應該是個亮度很小的『黑』區。