第47屆--民國96年

這是對新式樣能源環保電池的可行性探討─\r 發電原理首先排除法拉第的電磁感應(發電機原理)與伏特的化學電池。\r 聰明如您，可以先猜猜我們是運用何種發電原理??\r 我們探討的主題是：如何有效的運用“冷熱”來發電！\r 以席倍刻、比爾帝兩人所構築“熱電效應”為基礎，巧搭材料科學的進步\r 使我們夢想得以成真。\r 席倍刻電壓是極微小的，對發電效能無能為力；我們適時的研讀、尋找新\r 一代的熱電材料─熱電晶片─原本用於電腦CPU 的散熱，當作電力輸出的關鍵\r 零組件，組裝冷熱箱，改良實驗裝置，使得溫差2 度即可產生“可觀測電壓”而\r 原本無法測得的微量電壓，成為啟動微型馬達、高亮度LED、一般馬達與測得電\r 壓達3V 以上。\r 另由於輸出電能無法即時儲存，遂巧思以市售“手搖手電筒”內簡單線路\r 作為存能裝置，有效存取電能。\r 事實上，這是一個成功的物理性電池，對於綠色環保與永續資源利用有一\r 定研究開發潛力。

本次科展我們主要針對自來水硬度做探討，經過網路搜尋多時，硬度的檢測都利用滴定法，但是因滴定藥劑學校沒有，購買也不便宜，所以我們突發奇想，乾脆直接把水煮乾，鍋垢不就產生了，再扣掉空瓶質量，就可以得到鍋垢產量。實驗開始進行後，除了學校自來水與飲水機的水，附近幾個有名的取水點我們也去拿水。最後在老師的二手老車支援下，我們決定擴大研究範圍，由苗栗縣竹南火車站開始，將山線與海線每個火車站的自來水，都取回實驗室，測完酸鹼值後，再煮乾 500mL 的水，看看廣大的苗栗縣與台中縣，自來水硬度大小的狀況，也想知道山海分線後，水的硬度是否也跟著有所不同。

本系統能保障人們的水上活動安全，避免災難發生。尤其游泳池戲水人數眾多，常有抽筋或撞暈等情況，救生員不易察覺錯失救難黃金時間。本系統於水域意外發生時，自動或手動發出求救信號，同時啟動安全氣囊自救，輔助救生員迅速找到溺水者。本研究分為四大部分，以游泳池安全管理為主，第一、二部分能提供所有水域活動使用。 一、溺水偵測系統 結構輕巧佩帶人身，自動或手按發出求救電波。 二、自動安全氣囊 輕薄穿著不會妨害運動，警報發出自動充氣達成自救目標。 三、搜救定位系統 水域分區裝設接收電波的銅片，藉由定點電波信號的強弱，判定搜救位置。 四、定位顯示裝置 收到溺水信號立即指示搜救位置，並以無線電傳到救生員的手錶型顯示器。

我們的研究分為太陽光的顏色變化及太陽的熱對地球溫度的影響兩部份。太陽因為位置的不同有時照耀強烈的白光，有時看起來紅紅橘橘的;有時更衍生出燦爛的彩霞與晚霞，我們除了欣賞它的美麗外，更進一步探究其形成的原因。熱的部份我們側重於遞延現象的研究。當地球上某一地區接收太陽的熱比散去的熱還多時，熱便開始累積，溫度上升。當這一地區接受太陽的熱開始減少時，若散去的熱仍比接收的熱還少，溫度仍持續上升，直到接收的熱與散失的熱達到平衡點時，溫度達到最高，然後才開始下降。因此最高點溫度產生的時間，與吸收熱源最多的時間，並不一致，而產生遞延現象。反之，最低氣溫的出現，也有遞延的現象。

三角形有角(angle)、邊(side)、高(height)、中線(median)以及內角平分線(angle bisector)各3個，總共15個條件，從其中任取3個，有95種不同的組合。研究中應用尺規作圖與國中所學的幾何性質，可以作出所有不含內角平分線的48種組合的三角形，含內角平分線的47種組合中，只作出9種，共作出57種組合的三角形。作出的組合中，有27種組合的三角形是唯一的，不唯一的組合中，有16種條件中只包含一個角，而當這個角為直角時，有15種的三角形會變成唯一。也就是說，研究中找到27個三角形全等條件以及15個特殊的全等條件。

近視人口逐年攀升，為避免眼睛近視，我們製作了本作品。本作品以貼身保鑣的方式，隨時觀察使用者用眼的狀況，當偵測到使用者錯誤使用眼睛而造成視力傷害時，作品會自動以人性化的方式提供使用者正確用眼建議，讓使用者依正確用眼建議改正不良用眼習慣。根據各種醫學文獻資料顯示：一、近視形成的因素是長期眼睛疲勞，二、正確使用眼睛可減緩眼睛疲勞；因本作品可有效改正不良用眼習慣，所以本作品能有效防止近視的發生、減緩視力惡化，甚至於能改善視力。作品使用人工智慧方式會依使用者所處的場合，自動調整用眼建言，所以作品可全方位全程守衛眼睛，只要配戴本作品就有如聘請了一位全年無休的眼科醫師，隨時指導你正確的使用眼睛，遠離近視。

流體旋轉時，外圍及底部流體，因槽壁及槽底摩擦力的影響，流速較慢，相對的壓力也較大，導致外圍的水流會轉入中心，發現本實驗的渦流為強迫與自由漩渦組成。實驗中，探討 f(轉動器的頻率)、H(總水深)、y(?入深度)、R(轉盤半徑)四者與角形數間的關係。若 y、R 愈大、H 越小，隨著 f 的增大，可觀察到的形狀邊數越多；反之，若 y、R 愈小、H 越大，則 f 愈高，所形成的圖形半徑愈大，易超過轉盤，不易觀察。依白努力定律，外層水流的流速較慢，而內層水流的流速較快，故外層壓力大而內層壓力小，水會由外往內流，而此渦動流於轉動液面產生的剪力，可能為產生 N 邊形漩渦的主要原因之一。流體旋轉系統中，因轉動而產生流體離心力與內外層壓力差交互作用下，於某特定相關的因素條件下，形成特定角形數漩渦，是本實驗的重要發現。

使用便宜的塑膠針筒及一些簡易的實驗器材，便能創造出接近真空的實驗空間，重做格銳目的氣體逸散實驗，驗証擴散定律。此舉除了減少抽真空的設備，也能改善現行版本比較複雜的裝置，提高實驗的可行性及準確性。由實驗結果得知，待測氣體透過愈細的針頭逸散，其實驗結果愈符合格銳目的擴散定律；待測氣體逸散至愈大的真空容器中，其實驗結果愈理想。將不同的待測氣體各 5mL，分別透過細針頭逸散至 50mL的真空容器中，記錄其逸散所需的時間，並將逸散速率對分子量平方根的倒數做圖，其線性迴歸的R2值能達到0.95以上。另外，經由實驗驗證單一氣體或混合氣體的逸散速率均合乎銳目的擴散定律。因此未知氣體的分子量亦可經由本實?求出逸散速率，再將其值在迴歸直線上做內插法以求出分子量。利用實驗結果設計一示範實驗，能用眼睛直接比較分子量較大的氣體逸散速率較慢。

因為數學社團的一個遊戲，開始讓我們對研究：「讓所有數字變成一」的方法有興趣。在經過許多人的幫助以及很多的實驗挫折之後，我們總結了有「PxN+1」與「tN+t」/t 這兩種方法可以讓所有的數字變成一。而且在研究與實驗的過程，我們還利用「PxN+1」的倒推方法：「樹狀圖」，發現了一種編碼方法。

本實驗合成之奈米銀粒子分為水溶液與固態形式。奈米銀粒子水溶液態以檸檬酸根離子當保護劑，以NaBH4還原生成奈米銀粒子。而固態形式則先以四級銨鹽界面活性劑當保護劑，經NaBH4還原生成奈米銀粒子水溶液後，再用二氧化矽包覆奈米銀粒子，藉高溫燒去保護劑，得含奈米銀粒子之二氧化矽分子篩材料。 \r 將上述實驗所得材料浸在純水中，除不會改變水溶液性質外，又能以分子篩通透的特性，讓奈米銀漸進地釋放出銀離子，達長效性抗菌效果。 \r 具抗菌性棉衫或濾網的製作，則採直接浸泡在奈米銀粒子水溶液中，使奈米銀粒子吸附於上，針對上述實驗非常成功，洗滌超過十次且放置時間長達一個月以上，其抗菌效果仍佳，表示此簡易法製成的棉衫或濾網具有長效性的抗菌功效，為本研究重大突破。 \r 奈米銀粒子對環境的影響是利用黑殼蝦來測詴，控制適當奈米銀粒子濃度，使黑殼蝦能生存，亦達到水中殺菌的效果。本實驗為首次針對奈米銀粒子對環境影響的測詴並獲得重大的成果。