全國中小學科展

第48屆--民國97年

絲絲入色

本實驗主要探討耐綸6,6製備方法的改良(改變聚合單體濃度、溫度、溶劑種類),將耐\r 綸材料以自製天然有機染料(水筆仔、梔子、芭樂…)加以入色(直接入色、間接入色),最後\r 測量每種材質韌度。\r 一、濃度為0.3M 的己二醯氯和0.25M 的己二胺進行實驗,聚合情況最良好,韌性最佳可\r 承受203.2 克重拉力。\r 二、聚和溫度為40℃時,耐綸聚合韌度最好可承受200.2 克重拉力\r 三、單體己二醯氯溶劑正己烷改換成正庚烷,聚合情形比原先好。\r 四、間接入色:\r 1.不加熱入染:以梔子染液入色後的韌度最佳,可承受105.1 克重,芭樂次之。\r 2.加熱入染:以芭樂染液入色後的韌度最佳,可承受120.1 克重拉力,梔子次之。\r 五、直接入色:韌性度以芒果染液最佳,可承受110.1 克重拉力,構樹次之。

長方體對角線的奇幻之旅

先從平面上去探討邊長為一單位的正方形所構成的長方形,將長、寬是否互質分類去討\r 論對角線所通過多少(正方形)點數及邊數會如何變化?再去探討在空間中,由許多邊長一\r 單位的正立方體所構成的長方體,也是將長、寬和高是否互質分類去討論對角線會通過(正\r 立方體)多少點?多少邊?多少面?我們利用方格紙、在桌墊上實際操作、電腦Excel、製作\r 模型和遊戲方格實際操作去討論出通過點、邊和面,我們找到了以下的的結論:在平面上:\r 長=a,寬=b,(a,b)=r,通過的點數為r-1,邊數為a+b-2r。在空間:長=a,寬=b,\r 高=c,(a,b)=p,(b,c)=q,(c,a)=r,(a,b,c)=s,通過的點數為s-1,邊數為p+q+r\r -3s,面數為a+b+c-2p-2q-2r+3s。

水塔自動定時清洗裝置

本研究是設計一個清洗水塔的自動化流程與設備,來取代需要專業人員的清洗水塔工作。這個清洗裝置有下列幾項特色:特色1:具有定時功能,讓使用者不用特地以手動操作來清洗,所以在忙碌的生活中,清洗裝置也能達到自動清洗功能,來保持住戶用水的品質。特色2:清洗之前,有一段水位控制時間,會將住戶用水的水位保持在低水位,以免浪費太多水源,一來環保,二來省錢。特色3:以自動清洗來替代人力清洗,除了省時、省力,也不用花太多金錢清洗水塔,就能有好品質的水。特色4:進水時進行一般灑水動作,跟進水一起同部進行,這樣可以使表壁邊的細塵被沖洗掉,而不容易形成髒污,達到維持乾淨的效果。

活躍太陽能的保特瓶燃料電池

探討自製保特瓶「燃料電池」的放電電功率受那些充電條件所影響?目前實驗出有電解質 種類、電解質水溶液濃度、電極、集氣管、溫度、電源大小、電解時間。目前找出較佳組合 是5.0M 的KOH電解質水溶液、至少經3次淬火的石墨電極、電極有半透膜的集氣管所做成 保特瓶「燃料電池」;再由自製太陽集熱器搭配提供溫水槽使保特瓶「燃料電池」可達約40 ℃的較佳反應溫度,提高電解水後的放電電功率,在放晴的天氣用太陽能電池電源電解水、 或有強風時候用風力發電機電源電解水,將產生的氫氣和氧氣來當「燃料電池」。

酷到極點-談冷劑降溫與拉午耳定律

去年冬天,全球許多地方降下大風雪,新聞報導積雪太深時可以用鹽巴灑在冰上讓冰溶化。而我們常用的冷劑-冰加鹽可以降溫至零下22℃。對這些現象,一般的解釋有兩種-解釋一:鹽溶於水是吸熱而冰溶化也是吸熱,所以會大幅降溫。解釋二:拉午耳定律-溶液蒸氣壓下降造成凝固點下降,導致冰溶化。研究結果顯示,溶解熱並非影響冷劑降溫之最主要因素,而是鹽類在低溫時之溶解度。拉午耳定律中提及溶液蒸氣壓下降導致凝固點下降,也不是冷劑降溫之原因。不過,我們認為由鹽類在低溫時之溶解度,配合與拉午耳定律可以預測冷劑可達的最低溫。

發現分工新角色

每當在野外進行觀察時,總會看到許多體型微小、體色黝黑,行動敏捷的針蟻\r (Ponerinae),即華夏粗針蟻(Pachycondyla chinensisEmery, 1895)。經由行為譜(ethogram)\r 的分析得知,華夏粗針蟻之有后聚落(queenright)職蟻間分工嚴謹,且具有成體搬運行\r 為(adult transport),於其覓食過程中,產生一特殊階級─運兵者(porter),專司進行成\r 體搬運,行為高度專一化並發展出特殊之儀式化行為(ritualized behavior)。於食物短缺\r 的情況下,運兵者(porter)佔外勤職蟻比例明顯提高,且被搬運者(portee)成為運兵\r 者(porter)的比例亦明顯提升。將運兵者(porter)於覓食過程中移除,覓食之職蟻數\r 量亦大幅降低。食物與蟻巢距離超過25公分,運兵者(porter)產生之機率亦隨之下降。\r 經過公式的推導,證實其成體搬運行為(adult transport)可縮短覓食中行走之距離,減\r 少總能量的散失與消耗,以利其達成最佳化覓食。

EasyMorningCall

本研究主要目的是找出最容易叫醒人的方法。以鬧鐘作為對照,刺激嗅覺、視覺、觸覺、聽覺來找出睡眠中最敏感的是何種感官。並且調整叫醒及睡眠時間,找出人的生理時鐘及最容易叫醒的時間點。最後以最佳感官作為參考製作成品來客觀比較,並找各年齡層的人實驗是否能比鬧鐘更成功的叫醒實驗對象。實驗發現觸覺最容易使人醒來,其次則是視覺。故將這兩種感官都考慮進去成品的製作方向,於是設計出利用震動叫醒人的鬧鐘以及用燈光叫醒人的鬧鐘。

燃料電池控制系統

我們本次的研究重點在於把太陽能板連結燃料電池,來達成有效的運用且減少污染,白天使用太陽能板發電,到了晚上則以質子燃料電池發電來取代太陽能板的發電功能,在相關雜誌中,我們發現大多數得太陽能板止有發電功能而缺乏儲存電力之功能,為了能有效利用,我們利用這次的研究來開發燃料電池的控制系統。藉由質子燃料電池的可逆反應,將白天太陽能板剩餘的電能,透過燃料電池的作用下,使水分解成氫氣和氧氣,並以排水及氣法分別儲存於及氣槽中,再以氫氣和氧氣還原所得的電位差來發電,這樣就能達成日夜24小時皆可發電的功能了。

朝「腎」之旅-鹿角溪水質監測及落葉濾水器和微型人工濕地的製作

濕地是大地之腎,鹿角溪人工濕地的設立,將淨化大漢溪的水質,並提供野生動植\r 物多樣化的棲地。\r 我們探訪鹿角溪人工濕地,聽取監造經理的解說,再沿著鹿角溪河道進行觀察記錄\r 並檢測水質。確認鹿角溪受到汙染後,我們運用人工濕地的淨化原理(初沉池、漫地\r 流區水生植物的淨化、礫間淨化、跌水效應),並結合了落葉(楓香、印度橡膠樹、構\r 樹)及砂石作為濾水器的濾材,製作了一個落葉濾水器。\r 人工濕地淨化水質,需要長時間,落葉濾水器淨化出來的水,靜置在微型人工濕地\r 一段時間後,發現水生植物確實提升了水中的溶氧量。因此,居民若在排放廢水前,\r 若能經過落葉濾水器和微型人工濕地來削減水中汙染物,就可讓河川恢復原有的生命\r 力。

萬事從『頭』做起

內政部警政署統計,騎乘機車未戴安全帽與酒後駕駛的傷亡率,高居國人意外死亡\r 率之首,因此本專題著眼於新式安全帽的設計,經反覆觀察分析、實驗模擬,研究出具\r 創意且實用的安全帽。希望能為騎士帶來保障,確保安全。\r 萬事從『頭』做起,整合功能有:\r 一、 戴上安全帽並確實繫緊扣環,才能發動機車。\r 二、 偵測器測得酒精濃度,並執行酒測語音提醒,同時發送簡訊告知家人。\r 三、 天色昏暗時,自動開啟機車大燈和安全帽後的夜間警示燈。\r 四、 機車行進間轉向減速,安全帽後的轉向指示燈和煞車燈配合同步亮起。\r 五、 語音系統提醒騎士確實繫緊扣環,以及安全帽內的充電電池電量不足時提醒充電。\r 六、機車的主、側腳架未同時收起,無法發動機車,並執行腳架語音提醒。\r 七、安全帽內溫度升高,自動開啟風扇。