第45屆--民國94年

民國93 年敏督利颱風引進強烈西南氣流，連日豐沛雨量，引起台灣多處山區發生土石流災害，谷關地區災情嚴重。資料顯示，7 月2 日松鶴一、二溪爆發土石流，造成傷亡各1人，2 人失蹤。對外聯絡道路台8 省道崩塌中斷【1】。此次土石流造成大甲溪河道淤積，艾莉颱風來襲，溪水暴漲，沖毀博愛國小及長青橋，民房7 戶受損。好友曾經在此地區活動，目睹災前災後的景像。邀約她參加我們的專題，除借重登山經歷協助我們實地調查外，期待帶給這個專題身歷其境的感受。本文以土石流為對象，使用文獻探討及照片比對，結合現場調查，進行研究。結果顯示，土石流造成大甲溪河床上升15 公尺。松鶴一、二溪，均屬於土石流高危險溪流。肇因是九二一地震產生許多崩塌地，遇豪大雨，雨滴直接打擊地表，使逕流量增加，造成土壤嚴重流失。

本研究主要在探討酸雨，藉由氣象局網站資料去分析台灣酸雨發生情形，並透過實地蒐集了解家鄉的雨水是否是酸雨，更藉由一連串實驗探討影響酸雨發生的原因。另外，以實地探訪與親自實驗做比較，我們發現氣象站檢測雨水的方式有待改進，因為氣象站一天只量一次pH值，而每段時間所下的雨pH值皆不相同，而且是點的位置會影響期pH值，藉由這個研究有了意外的發現，並且透過實驗，我們了解酸雨對植物及金屬的危害，在此呼籲大家要愛護環境，避免製造空氣污染，才能享有乾淨舒適的生活空間。

在本研究中，我們首先找到了簡便快速配製過飽和溶液的方法，使用夾鏈袋或保鮮膜成功配製出醋酸鈉過飽和溶液。我們進一步發現醋酸鈉過飽和溶液穩定性相當好，文獻上提到的攪拌，經我們實驗證明並不會使醋酸鈉過飽和溶液結晶；而且使醋酸鈉過飽和溶液結晶的晶種具有很高的選擇性。接著我們嘗試找出其他使醋酸鈉過飽和溶液析出結晶的方法，包括：冷卻速度的快慢、濃度的高低、靜電、磁力、聲音、震動、加入不同金屬片當晶種等等，但最後證實這些都不會使醋酸鈉過飽和溶液析出結晶。在研究中，我們證明市售熱敷包成份的確為醋酸鈉過飽和溶液，其中所含的金屬片主要成份為鐵片。我們也找到熱敷包藉由小小的金屬片來控制放熱時機的秘密，原來其中的關鍵在於金屬片上具有許多小夾縫，這些夾縫可將細小晶體封夾在裡面，在彎折金屬片時，封夾住的細小晶體與使過飽和水溶液接觸，使結晶析出。

從自然與生活科技課本的第四冊第三單元「空氣的秘密」中，我瞭解到空氣是聞不到、看不到、摸不到的氣體。它的組成份以氮氣(78.08%)和氧氣(20.95%)為主，另外還有二氧化碳(0.03%)、少量的惰性氣體(氫氣、氦氣等)，以及水蒸汽和懸浮微塵等混合組成。因此我們針對混合在空氣中令人看不見的水蒸氣進行研究。但該如何製作攝取空氣中水蒸氣的實驗裝置呢？在老師的指導下，我們設計由抽氣機、U型管、漏斗和橡皮管連接起來攝取空氣中的水蒸氣。經過冷凝後，U型管內的水蒸氣會凝結成為水。如照片所示。實驗器具製作完成後，我們先在校內不斷嘗試，運用熟練後就到校外，如住宅區、公園、市場、十字路口等地區攝取水蒸氣液化水，並比較各地區的液化水量，同時利用化學試藥來檢測這些液化水中所含有的物質，及這些物質含量的多寡。由於液化水的檢驗，讓我們瞭解各地區的液化水中含有二氧化碳、硫化合物及有機物等，這些物質的含量如果過高，會造成空氣汙染，進而危害我們的身體健康，由此可知清淨環境中的空氣是非常重要的。

皮蛋是中國食品的特色之一，它的製作方法是使用鹼性溶液浸泡，使蛋黃和蛋白發生化學變化凝結而成的結果。我們對這種黑黑QQ 的蛋很有興趣，它的怪怪味道常令人難以接受。因此皮蛋的製造過程和產品改良成為我們的研究主題。經由文獻資料的探討，我們討論且試驗出使用水果皮、苦味比較重的蔬菜、礦物質豐富的蔬果，調製出適當的鹼性浸泡液來製作皮蛋。結果相當令人驚喜，葡萄柚皮、苦瓜、桑椹等蔬果的醬汁，都可以成功的製造出皮蛋。產品的顏色、味道都比市面上賣的皮蛋改善很多，製造時間也短，約14 天即可成功，製作方法和使用材料簡單方便容易操作。如果能將產品作更詳細的成分分析，讓皮蛋有更好的品質，將可推廣我們這種很有特色的傳統美食。

在溫室效應的影響之下，造成全球氣候的不穩定及溫度不斷地慢慢上升，使的人們在日常生活當中對空調設備的需求更加倚賴。在大量使用空調設備的狀況下，我們可以藉由回收空調設備的凝結水將之霧化，達到幫助冷凝器散熱及節省能源之目的。凝結水為冷氣機蒸發器凝結室內空氣中的水份而產生，排放出來後回收於自製的凝結水回收箱內，由霧化器霧化回收箱內的凝結水，藉由冷凝器的散熱風扇把霧化後的水氣吸入冷凝器幫助散熱。在實驗後所得數據資料分析比較結果，發現利用霧化凝結水冷卻冷疑器，可以解決冷氣機凝結水排放不當造成的困擾，並且提高冷氣機冷房能力達5.9%，降低耗電量達29.7%，有效的做到冷氣機不滴水且提高冷氣機效率以及達到節省能源的目的。

我們無意中發現有人在玩『地雷包』，由於好奇，想了解地雷包為什麼會爆炸？也想自己動手做地雷包，於是將心中的一連串問題，參考自然課本「酸與鹼」和「氧氣與二氧化碳」二個單元，與同學著手設計實驗，最後我們發現原來地雷包是利用「酸鹼中和原理」產生二氧化碳將其外包裝撐破而達到爆破效果，並發現利用適量的小蘇打粉加上30%~40%檸檬酸或40%~60%的醋酸，便可輕輕鬆鬆DIY「神秘地雷包」。

本實驗是將白砂糖溶於水，裝入寶特瓶中，放入冰箱結冰，完全結冰後再利用鋸子將含有白砂糖的冰塊鋸成五層，待其融化後，測量每層的比重大小，以瞭解：1.固定結冰速度，改變糖水濃度；2. 固定糖水濃度，改變結冰速度；3.固定糖水濃度與結冰速度，改變結冰時放置方式，在這三種情形下其濃度梯度的分布情形，更進一步試著做出使白砂糖能在冰棒中分布更均勻的冰棒。

一個課堂上的流水實驗，引發了我們的好奇心，針對排水孔排水的情況加以探討，進而討論水流的運動及觀察漩渦的產生，有了一些發現，希望能應用在生活中。整個實驗研究獲得的結論如下：一、市面上排水孔蓋的形狀以水滴形孔及圓形孔較常見，大小以直徑7.8公分的為主。二、排水孔的樣式、孔的大小及數量、排水量的多少、排水孔的位置及有無擾動排水等都會對排水孔的排水造成大小不同的影響；其中以螺旋形樣式、孔不可太大、孔數量可以多一點為較佳的排水孔蓋條件。三、排水孔蓋的孔越大或數量越多，排水速度就越快；採用螺旋形樣是排水孔蓋的排水較快，漩渦也較快產生。四、水經由流動、碰撞、轉彎，使得產生旋轉而形成漩渦，一般所見都是順時針旋轉的。以上發現讓我們能應用在打掃積水時更有效率。以前在打掃積水時會有些做法不太對，我們常會一直往排水孔位置撥水，其實擾動會破壞漩渦，使排水時間加長。所以，當積水有漩渦時，應該不要去擾動破壞水平面；而當積水沒有漩渦時，才可以藉由擾動撥水，使水位增高後停止擾動，藉由較高水位使得比較容易產生漩渦，增加排水的速度。

對於雙子葉植物的節點部位，並沒有人能夠提出完整的研究結果，而我們對於節點部位維管束的排列方式以及腋芽的生長方式和機制都不甚了解，所以針對這個問題做了一些實驗觀察。我們利用徒手切片的實驗技巧以及讓植物吸取墨水的方式慢慢了解並建構出雙子葉植物在節點部位的整套生長模式。我們發現雙子葉植物(地瓜葉)在成熟的節點部位(葉柄與側支都已生長完全的情形下)，側支的維管束已經分化完成，導管的細胞已由活細胞變為死細胞，進而有輸送水分的作用而其節點部位維管束便可一體連成，運輸水分和養分。但是在側芽和頂芽的部分，維管束還未分化完整，導管和假導管也還未由活細胞變為死細胞，所以無法藉此輸送水分，而雙子葉植物衍生出另一種取代方式，藉由細胞間的空隙運輸水分至側芽及頂芽，使其側芽、頂芽能夠正常生長發育。