全國中小學科展

第48屆--民國97年

蛋殼中CaCO?之定量研究

本研究利用高中三年所學之熱重分析(1)、排乙二醇速率(2)、酸鹼滴定(3)及等壓差(4)四種方法推求蛋殼中CaCO3(s)含量。熱重分析試驗是以質量守恆及嘗試錯誤法之概念推得所求,試驗結果,一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為90.8%,土雞蛋殼粉體為93.9%;排乙二醇速率試驗是利用非勻相反應中,相同接觸面積下,排乙二醇速率與市售CaCO3(s)及蛋殼粉體中CaCO3(s)含量成正比的關係推得所求,所得結果,一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為87.3%,土雞蛋殼粉體為\r 89.4%;酸鹼滴定試驗是以逆滴定的方式進行,試驗結果,一般蛋殼粉體中 CaCO3(s)含量為88.7%,土雞蛋殼粉體為91.4%;等壓差試驗是於相同壓差下,比較市售CaCO3(s)及蛋殼粉體所取克數,結果顯示,一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為87.8%,土雞蛋殼粉體為90.4%。本研究於試驗結束後,以文獻(5)提及之蛋殼粉體中CaCO3(s)含量92.0~95.8%為標準值進行試驗誤差分析。本團隊於此研究最大之收穫,即是將高中三年所學,學以致用,並得到從做中學的寶貴經驗。

神奇的費氏數列

曾經在數形關係的章節中,遇到了數列1,1,2,3,5,8…,覺得這數列真是與眾不同,詢問老師後才知道這數列的名稱是斐波那契數列,且這數列是在13世紀初的數學著作中被提出的,更有趣的是一開始其實這是個生小兔的問題,於是決定與同學一起研究這特別的數列------斐波那契數列。

三點式調整虎鉗

此作品是針對鑽床軸心與加工平面垂直度之改良,設計出一組可以調整虎鉗之加工平面,使得鑽床軸心能與加工平面垂直。其理論乃利用三點成一面之原理,利用螺紋來調整虎鉗的高度,因為螺紋為斜面是推展,可以持續的調整高度,改善了以往之方法。以往為了調整虎鉗加工平面高度,通常是在虎鉗下面加放墊片,但墊片之厚度不能連續,而且需另外找到墊片或適合的薄墊片。本組為提高加工精度及調整加工平面垂直度之效率,發展出這組三點式調整虎鉗來改善傳統方法,希望此改良式虎鉗能對工業界及往後精密機械加工有所貢獻。

四平八穩-建築物的流體力學效應

此實驗是將模型置於風洞中,藉由風洞模擬真實流場,及利用皮托管壓力計測量壓力值,並用風洞的煙線產生器觀察流線的變化。實驗中調整風洞風速為1.0m/s、3.2m/s、5.3m/s、 7.4m/s,以風速算出雷諾數值,以找出應有的流場分布,與測得的壓力分布圖加以比較;並利用白蠟油產生煙線將風洞內的真實流場具體化。 實驗中所有情況的雷諾數皆介於103~2×105,依照資料,此時空氣會有剝離現象(分離點),且分離點會向風的來向移動,從實驗數據中皆可看到,在數據中的最低壓便是分離點。所有模型因橫切面皆為對稱形(正方形),所以壓力分布會對稱。 拍攝煙線結果發現,金字塔、正立方體及長方體在背風面皆有渦流產生(當高度越大時渦流越大),但是僅有正立方體與長方體的正面下方有渦流。因為長方體的背風面渦流較大,依此結果可暫時推測長方體的背風面最不穩定。

來龍去脈細水流長

龍潭中豐路上這口遠近馳名,已經冒水一百多年的湧泉「泉水空」,是人人好奇的自然景觀,老師上課也常以它為例加以說明。前年我們探測泉水空的灌溉分布與流量,結果獲得不少迴響,今年96年及97年我們再進一步的探測泉水空湧泉的形成機制,了解龍潭地區的地質及地下水流動分布的情況。經過將近一年的探測,我們終於揭開它神秘的面紗,對於泉水空湧泉的形成機制,龍潭地區的地質概況及地下水流動分布情形,有了清楚的認知,同時也進一步加以證實了龍潭人代代相傳的故事。

纓花生死鏈

我們校園內有小紫斑蝶、玉帶鳳蝶、台灣紋白蝶、日本紋白蝶、台灣黃蝶、荷氏黃蝶、黑點粉蝶、水青粉蝶、大黃裙粉蝶、單帶?蝶、姬單帶?蝶、狹翅黃星?蝶、褐?蝶會吸食馬纓丹黃橙色內層花朵花蜜。內層是黃橙色花朵的整枝馬纓丹花序,花蜜甜度很高,各層花朵比較,內層最高,中層次之,最外層最低、整枝花序比較,粉紅黃橙、橙黃橙、黃黃橙、白黃橙色都是最高。而且花朵及花蜜是酸性。馬纓丹莖扦插種植10天,介質材料是粗砂都會活,有機土大部份會活,細砂土一半會活,咖啡渣則都不會活。馬纓丹葉的味道對三線鼠沒有影響,對美國大蟑螂影響也不大,但少數的狗聞到會走開,多數的狗聞到會轉頭。另外,美國大蟑螂吃浸馬纓丹葉榨汁的吐司無法存活。

自行車剎車改進裝置

本研究是為了改進市售自行車之剎車系統缺點而研究,目前市售之剎車系統中,若先剎前輪,會因力矩作用而造成翻車之危險,若先剎車後輪,則沒有此危險,有鑑於此,改進這一缺點是本團隊重要的想法。『自行車若能於剎車時,無論先剎車手把左邊之剎車或先剎住車手把右邊之剎車或同時剎左剎車與右剎車,改進之裝置能自動地先剎住後車輪,再剎住前車輪,達到安全剎車之目的』,係為本研究之主要目的,為達此目的,本團隊經討論、繪圖、加工製造與組合測試之不斷改進而測試成功,經證實亦能達到此目的。自行車剎車改進裝置是以不修改目前自行車之車架之樣式為基礎,只做一機構來改進其剎車系統,此機構能裝置在各種自行車上,不必購置新的車架,方便現有各種樣式自行車之改裝,亦為本研究之目的之一。本研究以科學方法之證實發現,此機構對於剎車控制確有其順序性,其順序與研究目的相符合,可為自行車之安全增加一層保險。

有鰓乃大-魚鰓構造、表面積計算與鰓蓋運動之觀察

本實驗共解剖31條吳郭魚。魚鰓共有八片鰓瓣,而且鰓區與嘴巴相連通。其中鰓瓣的鰓\r 絲是交換氣體的場所,在顯微鏡下也觀察到鰓絲有血管分布,表面排列眾多突出的鰓小葉,\r 可以增加呼吸的表面積。以平均體重534 公克的吳郭魚來說,八片鰓瓣約含有2516 根鰓絲,\r 每根鰓絲長度平均為1.25 公分,鰓小葉的總數約74 萬個,所構成的魚鰓總表面積可達12 萬\r 平方毫米,相當於A3 紙張大小。魚的鰓蓋運動主要是藉由嘴巴與鰓蓋的交替開閉所產生的\r 壓力變化,造成水往單方向流動,水從嘴巴流入鰓區,然後在鰓區進行氣體交換,接著水從\r 鰓蓋處流出魚體。吳郭魚的鰓蓋運動速率每分鐘平均為66 次,其耗氧速率平均為0.7041(毫\r 克/公斤-小時),其鰓蓋運動速率與耗氧速率會受到溫度、酸鹼度及鹽度的影響而有所差異。

介質虹吸的運用-超慢速點滴加水器

本篇報告主要探討如何利用「介質虹吸」的原理,製造出流速穩定且緩慢的加水器。\r 透過實驗,我們發現結合「大氣壓力」與「表面張力」,可以有效的控制水位高度,而固\r 定的水位高度就能長期穩定控制「介質虹吸」的流速,若要微調介質虹吸的流速,則可\r 使用不同材料的介質,或調整水面高低差。當完成實驗作品,我們拿來實際運用,發現\r 一次加滿水可以使用好幾天,而且「介質虹吸」不會堵塞通路,成效相當良好。又使用\r 材料為資源回收的塑膠罐、寶特瓶、棉質內衣及塑膠軟管等,不需另外花錢買材料,既\r 經濟實惠又環保。

鎂表面鈦化合物薄膜研究

鎂合金的用途廣泛,但表面容易被腐蝕。因此,近年來有研究利用鎂表面氧化還原生成薄膜隔絕腐蝕環境的腐蝕,本研究即是利用鈦離子進行表面處理。實驗一,因為鈦離子在較高pH值下容易氧化,因此本研究即使用錯合劑去增大鈦離子穩定的pH值區間,結果酒石酸薄膜為黃色,其餘皆為白色而又以草酸及檸檬酸兩種化成之薄膜最特殊。實驗二,本實驗針對鎂片放入角度(包括鎂片面、邊與水面夾角)做了改變,希望能找出控制其紋路之變因。結果顯示檸檬酸對鎂是侵蝕的溶液。而影響的因素推測是氫氣泡會造成局部對流進而使局部腐蝕加速,形成紋路。實驗三,本實驗改變pH值、溫度,找出草酸薄膜的最佳生成條件,結果顯示pH=3,攝氏15度的薄膜抗腐蝕度最佳、而同酸鹼度的25度有鈍化現象產生。