全國中小學科展

第46屆--民國95年

甲基藍之光催化分解動力學研究

在實驗中,我們利用光催化分解有機污染物,並探討其中的反應速率。以紫外光、氧氣及觸媒-二氧化鈦,對甲基藍進行一連串的光催化反應,並設計了四種變因,分別探討反應時間、甲基藍初濃度、二氧化鈦表面積和紫外光波長對反應速率的影響。最後再利用分光光度儀,測量反應後的吸收度,用比爾定律換算出反應後甲基藍的濃度,進行實驗的討論分析。 \r 由實驗得知,隨著反應時間的增加,甲基藍的濃度逐漸減少,但反應的速率卻也逐漸減緩。若反應物的濃度增加,造成碰撞的頻率增加,導致反應速率亦增加。因此反應為非勻相催化,甲基藍需吸附於光觸媒表面較容易進行光催化反應,因此觸媒表面積大小會影響光催化反應速率。若照射光子能量超越能帶差,光粒子數增加,反應速率亦會增加。 \r 綜合實驗結果及數據,因而推導出甲基藍的反應速率定律式: \r r = k [ MB ]0.15~0.30(ATiO2)1.7~1.9

水姑娘「紙來紙網」

從一個大人與小朋友皆喜愛的夜市小遊戲—「撈金魚」,引發研究身旁周遭所看過、用過的各種不同紙張的好奇心,這些紙叫什麼?它的負重程度怎麼樣?要用什麼方法去測量出來?沾了水(或是沾不同液體)之後的紙張,其負重程度是否會改變?藉由一連串反覆的實驗中,我們瞭解夜市的撈魚老闆應使用什麼樣的「紙」供顧客遊玩,才不會血本無歸,顧客也能玩的盡興。過程中發現紙網與池水水面的接觸角度是越垂直越佳;紙網在水中的時間越短越不容易破;所選擇的魚種,體型越小越好,活動力較弱較佳;儘快將撈到的魚放入小臉盆,使小魚停留在紙網的時間越短越好,避免小魚掙扎時,弄破紙網。

你我英雄所見「不」同

7-11 便利商店所贈送Hello Kitty3D 磁鐵的影像會依旋轉角度而成為動態的影像,很吸引我們的注意,和老師討 論之後,我們很想知道光折射原理如何在 HelloKitty3D 磁鐵上面運作著。因此我們收集這些磁鐵,拆解它們加以觀察,努力 的收集資料,然後以圓玻璃棒設計實驗來實現各種圖形的變化,並測出入射角、折射角,再計算出折射率,和查得玻璃的折射 率對照,以驗證實驗方法的對錯。希望能由此研究,可延伸出作為一簡易的 測量透明物質折射 率工具及方法。以我們的實驗方法教同學們用此過程來製作動態的影象,吸引同學們能將理化融入生活中而學以致用,並創意的用為家裡 的裝置藝術;必能在應用時能更明白光學原 理,了解以「學中做,做中學」為學習理化的最佳方式。

氧多起來

不同的植物種類催化雙氧水分解生成氧氣的量不同。同一種植物樣本,因顆粒的大小不同於相同的時間內催化雙氧水分解生成氧氣的量也不相同。根據此次實驗結果,以葉子的催化效果最好。本次實驗所取得的 69 種植物樣本中,前十大排行榜分別為︰構樹﹙葉﹚、桑樹(葉)、地瓜(葉)、牽牛花﹙葉﹚、馬櫻丹(葉)、金露花﹙葉﹚、空心菜﹙葉﹚、紫藤(葉)、金棗(葉)、山櫻花﹙葉﹚。

壓力與水共舞

利用喝完的汽水瓶及打氣筒等簡單儀器,取代用水銀做波以耳定律實驗的方式來測量氣壓的大小。液體因氣壓及液壓的推動使水噴出,由所學的水平拋射推得液體噴出速度,修正空氣阻力等因素後,以白努利方程式可以測量封閉式汽水瓶容器內部的氣體壓力。而我們依此種方式測得1大氣壓力約為9.2×104~1.25×105N/㎡,誤差約3.7%~23.4%,同時也証明真實氣體並非遵守波以耳定律。

廢電池大解析

我們知道廢電池中由於含有多種重金屬,如果不加以回收處理,容易於環境中流佈,並間接為人體所吸收,而重金屬是無法經由人體代謝排出體外的,所以經年累月經生物濃縮作用,便可能發生重金屬中毒事件。因此本實驗ㄧ特地探討廢電池對生物體的影響,來證明廢電池對生物體所帶來的立即危害及妨礙生長的情形。實驗二針對廢電池的電力在生做初步探討,目的再於研究讓沒電的電池增加電力,雖然實用性不足但卻具有實驗意義。實驗三特別針對廢電池的組成物質尋找回收再利用的方法,並且充分利用在國中教學的課程中,以達到回收在利用的目的。尋求做好所有廢電池的回收,大家原就應當責無旁貸,尤其是含有水銀及鎘的乾電池,更是務必要加以回收,本主題刻意凸顯廢電池危害環境及回收利用的重要性,希望國人養成回收電池的好習慣,其實「養成良好的回收習慣」就是表達對環境最大的善意了。

東方劍橋-旱溪藻類分佈探討

旱溪為烏溪重要支流之一,由豐原流經潭子、台中市東區,於烏日匯入烏溪。藻類面對水質變化的衝擊,不能適應者被淘汰,能適應者數量可能大量增加形成優勢種,因此我們可以就其種類,記錄流經該處河川溪流的水質狀況。本研究進行旱溪偏上、中、下游等五個測站之矽藻採樣分析作業。以各採樣點之矽藻種類及數量,計算 GI 藻屬指標、種豐富度及歧異度來探討旱溪各區段之水質概況。旱溪中偏上、中、下游各不同區段水樣中,以偏上游樣點之矽藻總數為最高、其次為偏下游、紙漿工廠,最少的為偏中游。由 GI 藻屬指標發現,旱溪除了偏上游樣點屬中度污染外,其餘均屬嚴重污染;由 TDI 藻屬指標發現,旱溪除了偏下游樣點屬普養水質外,其餘均屬優養水質。而紙漿工廠及偏中游有較高的種豐富度及歧異度。旱溪的整治工程,於施工期間濁度升高,對浮游藻類生長不利,但於整治過後(如下游的人工濕地),對水質改善有幫助,進而反映在藻類的 GI 值及 TDI 值之改善上。

截彎取直

運用平行線之概念,作出同底等高之梯形圖形,並結合了面積相等減法等量公理,導引出梯形兩對角線與兩腰所夾之面積相等,進而運用到實際生活中-土地分隔線重劃之問題解決;並進而運用相關原理去探討面積等分問題、四邊形轉換成等積三角形與多折直線還原成一條直線之研究。

學校會再淹水嗎

本研究以調查、測量學校地勢高低、周邊水溝、加蓋屋頂、與抽水機設施為研究對象\r 與範圍,研究結果發現:一、學校加蓋斜屋頂隔熱防水,造成雨水急速流入排水溝\r 導致校內淹水。二、學校西側人行道設計不良與正門連接市公所主排水幹,若發生\r 急雨或大雷雨時,會再淹水,甚至倒流入校園。三、建議市公所設於本校東門的水\r 位偵測器應每個月定期維護,防止儀器失靈導致淹水。四、研究建議往後研究可自\r 行設計雨量計,蒐集本校雨量資料,並在雷雨或急雨時收集斜屋頂透過排水管流入\r 本校校內排水溝的水量資料,建立應變預警措施。

「矩」棋不定

從黑白棋遊戲中訂定新的規則,延伸創造出新的遊戲;從兩人對奕推廣到 n 人遊戲,並找出此類兩人博奕遊戲的『必勝法則』,並且發現與特定『Ramsey 數』模型的關係。