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第48屆--民國97年

「牆」「牆」滾-颱風雙眼牆形成機制之探討

本研究的目的在於了解:探討判讀颱風雙眼牆的方法、挑選雙眼牆颱風個案、雙眼牆颱風之特徵及雙眼牆颱風之可能形成因素,由研究得出下列結果:一、我們判斷的依據是只要兩層?回波區中夾有明顯無回波區或弱回波區即為雙眼牆颱風,依此挑出14個雙眼牆颱風個案。二、雙眼牆颱風皆為中強颱,其七級暴風半徑均達180公里以上。三、近中心最大風速在颱風雙眼牆結構出現前後短期內並無明顯變化,而時間的範圍拉長後,可以發現其結構的出現約在近中心風速最?的期間。四、雙眼牆颱風內外眼牆的角速度大略成正比,且比值都在五倍以上,而大部分的比值集中在約5~8倍。五、距地表在兩公里內的風速隨高度的變化率較高,兩公里以上風速隨高度的變化率較小。而雙眼牆結構出現時間長度和風速隨高度的變化率之極大值並無特別關係。

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。

利用熱傳導測量比熱和熔化熱

我們利用水的升溫或降溫曲線求得本實驗儀器的高溫散熱率和低溫吸熱率。並利用散熱率或吸熱率得到作比熱實驗和冰熔化熱實驗時的散熱或吸熱,考慮到所列的公式內,而求出較準確的實驗值。

颱風草─不可告人的祕密

颱風草葉片的摺痕到底和颱風有沒有關係?摺痕的形成原因又是什麼?經過長期的觀察記錄,我們比對分析大氣溫度、溼度、氣壓這三項因素後,結果發現:摺痕的生成與颱風的侵台並沒有關聯。另外我們也測量了照度、土壤溫度及土壤的酸鹼值,也找不出與摺痕生成的關聯性。我們也發現:生長在不同地點的颱風草,每一株葉片的摺痕數不一定相同、而同一個地區的颱風草,不同株的葉片的摺痕數也不一定相同,甚至連同一株的不同葉片也會產生不同的摺痕數。但是,無論是不同地區或相同地區的颱風草,每一株的每一片葉片的葉尾都有一道較淺的摺痕,這是颱風草的遺傳特徵。至於有些颱風草的葉片會出現較深且多條的摺痕,有些是包覆著花苞的葉片,在生長的過程中,隨著花苞的成熟長大而受到擠壓。當與花苞分離後,長成的新葉,葉片上自然留下較深且多條的摺痕。其它沒有包覆花苞卻仍有較深且多條摺痕的葉片,則是受到同株其它葉片的包裹,限制了生長的空間,擠壓所造成的結果。

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。

拯救地球的電磁燈籠-震動電磁發電研究

本研究使用自製高斯計來瞭解磁鐵磁通密度的分佈情形,運用各種實驗來瞭解法拉第定\r 律,利用電動起子機與圈數計數器自行纏繞實驗所需要的漆包線線圈,以震動馬達當震動源,\r 將震動中的磁鐵穿越線圈並觀察記錄感應電動勢的大小,最後運用實驗的心得成功的做出「震\r 動電磁發電機」,使用震動電磁發電機來取代燈籠裡的電池,就成為不需要電池的「電磁燈\r 籠」。

人工向日葵

由於太陽仰角隨著時間不斷變換,太陽能板的接收率因此無法隨時達到最高。如果太陽能板能像向日葵一樣持續面向太陽轉動,那麼將會大幅提升太陽能板單位面積的吸收效率。我們設計一個附有凹槽的面板,使特定方向的光源只能完全通過特定的一個凹槽。而這個特定方向的光源會到達驅動裝置,此裝置是利用在常溫下的平衡態在受熱後總莫耳數增加的原理,使氣體總壓增加,進而推動水,使驅動裝置對面板造成的力矩增加,帶動整個面板轉動,讓目標面向陽光。經數次測試發現,雖然面板會朝向光源轉動,但總與正確方向有些微偏差,沒有辦法很精準的指向光源,推測造成此狀況的因素不只一個,有待更進一步的改良。

由廚餘米飯製造酒精之研究

本研究目的是利用學校午餐剩餘的米飯,以多種實驗尋找最省時及最高出酒率之製造方\r 法,且可提升廚餘米飯再利用之經濟價值。研究方法:一是以固態酒麴發酵之傳統方法製造,\r 二是以液態酵素發酵之新式方法製造。初步獲得以下結果:1.以固態酒麴發酵之傳統方法製\r 造酒精:米飯、水與酒麴之最佳重量比例為100%:150%:1.5%,整個製程需20 天左右,平\r 均出酒率約18%。2.以液態酵素發酵之方法製造酒精:米飯、水與液態酵素之最佳重量比例\r 為100%:200%:0.2%,整個製程需7 天左右,平均出酒率約22%。3.使用新式方法之液態酵\r 素發酵,快速、省時且出酒率高,為最佳之製造方法。本法初次蒸餾所得低濃度酒精產品可\r 提供廚房做為菜餚調理之用,再蒸餾所得高濃度酒精產品可作為汽油之替代能源。

「退波助攔」-竹炭銀遮蔽電磁波之探討

近幾年來,手機電磁波危害人體成為熱門的話題;本研究製作不同材質、比例、添加量\r 的竹炭銀複合膠片,並測試其遮蔽電磁波的效果。結果發現:\r 一、手機電磁波在撥出後3~5 秒時(撥通前)出現最大值。\r 二、雙面加壓、加熱製成的竹炭銀複合膠片遮蔽效果較佳。\r 三、竹炭銀(1:3)複合膠片遮蔽效果介於竹炭與銀膠片之間。\r 四、50%竹炭膠片比10%遮蔽效果好。\r 五、隨著銀比例增加,竹炭銀複合膠片遮蔽效果越好。\r 六、隨著粉體添加量增加,竹炭銀複合膠片遮蔽效果越好。\r 七、1:9、10%比1:3、20%的手機套遮蔽效果好且便宜。\r 本研究成功研發出竹炭銀複合膠片,利用竹炭:銀=1:9、1mm、10﹪膠片製作手機套,不\r 僅輕薄柔軟,且遮蔽效果很好。

我的位置在哪裡

我們製作了可以量出精確角度的仰角器,將瞄準遠端物體產生的水平仰角,以直角尺轉換成地面雷射光點位移,可以測量的仰角偵測極限為0.00573度。利用遠端已知長度物體當標尺,應用直角三角形邊長比例關係,測量我與物體距離,以101大樓當標尺,選擇汐止與大直地區,進行長距離的測量。汐止綠野山坡社區,距離101大樓約7公里,測量誤差-0.282﹪,約誤差-20公尺,大直美堤河濱公園,距離101大樓約5公里,測量誤差0.107﹪,約誤差5.4公尺。將方位角觀測數據及距離測量結果,我們成功的在地圖上找出了當時測量位置。測量我與月球距離,有比較大的誤差,但是我們測量的結果,有在月球與地球最近距離363104公里與最遠距離405696公里範圍內,後續還要繼續努力,尋找更好的方法。