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。

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。

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」。

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。

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。

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。

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。

本實驗是研究校園內螞蟻的形態學和生態學。在本校校園的螞蟻中，我們鑑定其種類，共發現16 種螞蟻，分類關係為五個亞科、十三個屬。在螞蟻的形態學方面，我們找到各種大小差異很大的螞蟻; 研究螞蟻生活史中各階段的成員，有些種類的蛹有絲包圍成繭; 有些種類有兵蟻形態; 也看到多蟻后; 螞蟻的築巢有士壤內、樹木上、也有二者都有、建築物裂縫中; 螞蟻的行為和生存策略發現有七個項目。在生態學方面的內容，我們調查校園中不同生態環境的螞蟻種類; 在樹上活動的螞蟻種類; 在人類活動區或建物內的種類; 並以運動埸草皮區調查螞蟻族群的數量和密度。我們拍攝不少顯微鏡下的螞蟻圖片，做為說明，並統一放置報告最後。本實驗的螞蟻種類鑑定，我們自己鑑定到屬名，種名的鑑定是螞蟻專家林宗岐老師協助完成。

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。