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第47屆--民國96年

「紙」溶於水,「馬」上分解?

由廁所中的標示開始,我們蒐集市面上常見的衛生紙用品進行物理特性研究,試著找出它們與馬桶阻塞的關係,並以問卷調查民眾的使用習慣。得到下列結果:一、本次實驗的衛生紙用品全部含有螢光劑,皮膚敏感的人需要特別小心使用。二、面紙最輕,卻又不易破損,物理強度又強,泡水三個月後仍然維持原狀。三、衛生紙物理強度較弱,但吸水性最強,最容易分解碎裂,不論是抽取式或平版,只要使用張數在四張以下,都可以順利沖入馬桶中,而不會阻塞。四、除了面紙以外,濕紙巾或紙手帕等不易破裂分解的衛生用紙張,最好不要丟入馬桶中,以免造成阻塞。五、衛生紙用品會不會阻塞馬桶,與使用張數有關。一次使用六張以上才會有阻塞情形。六、問卷調查發現,有 98%的民眾家中廁所有放置垃圾桶,擔心馬桶阻塞。

駐顏有術--我抓得住色彩

本研究主要目的在於探討歷史悠久又環保的天然染布過程中,助染劑中蛋白質含量的高低與色素吸附於纖維上的效果的關係。並研究不同濃度的助染劑對色素吸附於纖維上的差別和纖維浸泡於助染劑的時間對色素吸附於纖維上的差別;更進一步以色層分析法驗證助染劑對色素的吸附作用。本實驗發現色素吸附於纖維上的效果和助染劑中的蛋白質總量沒有絕對的關係,應該是和助染劑中的特定蛋白質有關,如黃豆中的大豆球蛋白(Glycinin)和牛奶中的酪蛋白(Casein)。黃豆粉的售價便宜,比傳統上使用生豆漿省時省力,是經濟實惠的助染劑。脫脂奶粉和全脂奶粉當助染劑時的效果比生豆漿及黃豆粉好,在泡製上亦相當方便,雖然成本高一些,但值得個人採用。

石頭這麼硬,怎麼會有裂痕?

我們去率芒溪走走時,看到許多有刮痕的石頭,於是我們把它們帶回去研究。石頭上的刮痕有的都是朝同方向,有的沒有規律,石頭上還有分層,是泥沙一層層堆積形成的。我們用彩色膠泥、陶土、麵糰來模擬地層,還設計了沖水實驗,結果大石頭停留在河道附近,較小的沙子就被沖得較遠,形成一個斜坡。我們還發現有交叉的和沒交叉的刮痕;和分層同方向和不同方向的刮痕。另外利用陶土模擬石頭,進行石頭裂痕的實驗,結果發現和撿回來的石頭裂痕有些很相似;也利用兩條木塊夾住鹹糕、甜糕擠壓,結果造成糕餅的裂痕和彎曲,和野外看見的一些地層相似,我們終於知道石頭裂開的原因。

長方體上的螞蟻--兩點間最短路徑之最大值研究

由一個常見的數學考題:【找出20×20×40 的長方體中,兩相對頂點A、F 從表面上走的最短路 徑min AF】,從此題中提出不同的想法,進而去思考是否有更大的min AF,並作探討與分析 並發現在1×1×2 長方體中,頂點A 到長方體表面上一點P 的最大值min AP 的位置為當P 點 在A 點對面之1×1 面上對角線下 1/ 4 處有最大值為 √130/ 4 約2.85。從1×1×2 延伸至1×1×n 及1× m×n 的長方體,找出固定頂點到長方體表面上一點P 有最大值min AP 的位置與距離,並求出 其通式。最後希望能推廣找到在1×1×2 長方體上的任意兩點使其有最大值min PQ 的點的位置 與距離。

情「豆」初開,「酵」一下!

係因市面上的豆漿都標榜高營養價值,本實驗將探索如何製出易於人體吸收的豆漿,即泡製豆漿的條件如能讓黃豆酵素充分作用,將有利豆漿中大分子轉為小分子。 本實驗以不同浸泡時間、溫度、pH值、添加物來探討澱粉?和蛋白?的作用,結果顯示在乾燥黃豆泡水26.5小時內,澱粉?表現極佳,蛋白?則表現很少:澱粉?在23~26小時、50℃、加入添加物綠茶粉、維生素C、葡萄籽、鐵劑作用最佳,因此泡製過程中依此條件將可助豆漿的澱粉轉為葡萄糖,蛋白?在35℃作用效果略佳。如要直接攝取豆漿中的胺基酸,黃豆須先催芽一天酵素才能釋放分解蛋白質;在豆漿中加入乳酸菌,幫助蛋白質的分解。應用此項結果能製造較易於人體吸收的豆漿。

沒殼怎麼辦?猶豫寄居蟹(Clibanarus virescens)換殼策略之研究

猶豫寄居蟹(Pagurus dubius)主要分佈在溫帶及熱帶地理海邊,是台灣北部常見的種類。本研究主要是為了探討猶豫寄居蟹(P. dubius)的換殼策略,我們主要以海邊環境的變化及猶豫寄居蟹(P. dubius)的體型來探討,探討這些變因是否影響猶豫寄居蟹(P. dubius)換殼的因素,結果顯示體型1.5公分到2公分的猶豫寄居蟹(P. dubius)換殼機率最高,且牠們多在水深、明亮、空殼數多的條件下換殼,猶豫寄居蟹大部分會選擇比自己體長大1.86倍殼長的螺旋狀貝殼或螺旋狀物品居住,尤其以稜結螺為牠們的最愛。了解猶豫寄居蟹(P. dubius)的換殼策略,可以以此作為參考,做保護猶豫寄居蟹(P. dubius)族群的措施。

笠螺!我要出力〝囉〞!

在東海岸沿線我們觀察到對阿美族而言,東海岸擁有的笠螺類,是阿美族人最常食用美食。其數量似乎一年四季皆有,但查閱文獻所記載之資料卻相當稀少甚至沒有。是以我們想瞭解笠螺類在東海岸沿線分佈的情形為何?種類?與環境條件的關係?於是我們將東海岸沿線分成 13 個點(都歷、東河、都蘭、郡界、富山、珈路蘭、台東、知本、太麻里、金崙、大溪、大武、尚武)作數量、種類的調查,並進一步探究水質、岩石、海水鹽度和人為因素對笠螺分布的影響,最後再從笠螺的吸附力做深入的觀察。笠螺科原生種大約有 85 種,而台灣主要分布於台灣北海岸、蘭嶼、綠島、澎湖、台東、花蓮一帶岩礁海岸。其中海岸分布的笠螺種類大約有 6 種,分別為:花笠螺 松葉笠螺 龜甲笠螺斗笠螺 多邊形笠螺 星笠螺

「小藻立大功」-應用單細胞微藻製作之重金屬檢測器

重金屬污染中,常見的有錳、銅、鋅、鐵、鎘、鎳等。研究指出,藻類有金屬吸附能力,在環保上,可處理金屬廢水。另外,有些金屬在低劑量會促進藻類生長,過量則會抑制其生長。利用此特性,希望藉金屬濃度與藻數目的高度相關迴歸方程式(R2>0.9),當作生物性的金屬檢測器。實驗中使用單細胞之等邊金藻(Isochrysis galbana)和具相同陰離子之重金屬溶液(ZnSO4、MnSO4、NiSO4、CuSO4)及非重金屬溶液(Na2SO4)進行共培養。結果,求得第7天之NiSO4及CuSO4與等邊金藻數目的高度相關迴歸方程式。利用此NiSO4及CuSO4金屬檢測器,可換算出1g之Na+型陽離子交換樹脂對200mM NiSO4的吸附率為29%,4g為88.9%。而Na+型陽離子交換樹脂對5mM CuSO4的吸附率則達100%。另外,並推測等邊金藻對200mM NiSO4與5mM CuSO4並無吸附力。

氣墊船---輕功高手

我們選用了三組高轉速小馬達,一組是馬達車的,一組是氣墊船雛型的,另一組是氣墊船用的。 我們利用氣球來證明反作用力;而積木做成的小車,是從反作用力的運動中,讓車子持續因反作用力而前進。 從實驗中,我們發現雖然馬達車子跑得很快,氣墊船雛型卻跑得不快;於是我們有了分流的概念。我們想到可以讓氣墊船在水中上航行;所以我們把氣墊船的材料改成珍珠板。 原先我們並不知哪一個型式、高度的分流板是最好的,於是我們設計了實驗三。 因為有了划龍舟的印象,所以我們又設計出了方向舵,來控制船的方向。 為了減少接觸面之間的吸附力,我們在船的底部加裝橫桿。 因為原先柔性圍裙的底部開口是全開式的,所以柔性圍裙容易外掀,於是我們才改良柔性圍裙的底部開口成為長條式和多孔式,並將柔性圍裙的長寬比例做不同的比較。 氣墊船在水上比在陸地上的運動情形好,因為在水上多了水的浮力。

透明冰

冰塊應該是無色透明的,但我們日常生活中所看到的冰塊大部份中間都有一團白色物質或看起來霧霧的,我們想藉由實驗和觀察,探索冰塊中間白色部份的成因,進而探討利用家裏的簡單器具製作透明冰的可行性。在實驗過程中我們發現,溶解於水中的礦物質、雜質與空氣,會影嚮水凝固成冰後的透明度,水中的礦物質與空氣愈多,所凝固成的冰塊透明度愈差。在製作透明冰時,我們發現水中的空氣是影響冰塊透明度的因素中最難控制的一項,由於水的密度在4℃時最大,所以冰塊在凝固時會從上緣開始凝固,這樣很容易造成空氣被困在水中,等最後大部份的水都凝固後,空氣就被擠壓在冰塊的中間造成白色的部份,想要製作出透明冰,就必頇突破這方面的限制。