第48屆--民國97年

粉筆是教學現場不可或缺的消耗品，由於使用簡便、限制性小，使得粉筆即使在現今多\r 元的教學媒材中，依然有著難以取代的地位；因此，粉筆在校園裡的用量非常大，如果能夠\r 將日常生活中的廢棄物加以利用，製成粉筆，將可兼顧環保及經濟效益。\r 而在偶然機會下，發現粉筆與蛋殼的成分是一樣的，於是便以「蛋殼變粉筆」作為本次\r 研究主題。首先我們嘗試以蛋殼粉為主原料，分別添加水、麵粉、膠水、粉筆灰等材料作成\r 四種粉筆，再以品質最好的一種作為後續改良重點；此外，我們也研究蛋膜及不同材質的蛋\r 殼對實驗的影響性，並試著用不同的色料製作有色粉筆，希望能以蛋殼作出最接近市面上販\r 售的粉筆。

本研究利用塑膠投影片、吸管、黏膠等簡易材料，自製許多不同的翼片，以自製的浮升高度測試架測量雙片翼浮升的高度。發現要使雙片翼能夠穩定螺旋轉動浮升，以翼長12㎝、翼寬3㎝、雙翼夾角成水平180度、底部高度2㎝為最佳。以側吹氣流使單片翼浮升的研究中發現：翼面水平夾角35度且翼片面積越大，迎風產生的上升浮力越大。接著利用三個單片翼成功組成一個能穩定旋轉浮升、永不掉落的三片翼。最後用四個單片翼組成一個能伸展與收縮、有節奏向上爬升的毛毛蟲。

本研究是為了瞭解太陽運行的軌道與規律，找出使用太陽能板發電時擺放的最佳位置。實驗後發現一天當中相同時間間距的高度角變化幅度差異不大，但正中午時變化的速度較緩慢。方位角於早晚時間變化速度較慢，越接近中午，方位角變化越劇烈。且一年中在冬至過後接近春分時，和秋分過後接近冬至，一天的竿影連線都會有機會成東西向的水平線。太陽能板擺放方位分別在早晚的時間對太陽能板的發電量影響力較大、調整太陽能板仰角則是在正午前後2個小時的時間影響力較大。整體而言，春季時，在台北地區，將太陽能板面向正南方，且將角度調高至30°或40°時，太陽能板的發電量會最佳。另外，放大鏡擺放在一倍焦距處，可以使太陽能板產生更大的發電量。

在學校的科學玩具研習社團中，我們曾學過以線圈纏繞製成的簡易馬達，如下圖，但我們自己製作的過程中，發現不僅費時，連學校老師都失敗好幾次。於是我們嘗試尋找其他更簡便的自製馬達，能夠方便攜帶與即時組裝。最後，我們在網路上【參考資料（1）】找到一種名為「法拉第馬達—Faraday\r Motor」的資料，它的外觀不僅簡單、新奇，拆裝更是方便；在克服了其中強力磁鐵的收集後，我們花不到一分鐘組裝完成然後讓它動起來，看過的人都大呼驚奇。我們在整個研究的過程中，製作了「極簡馬達模型」，方便測定轉速、更換零件與觀察轉動。此外，利用實驗所產生的結果，我們發展出自製的『磁力軌道車』玩具，並進一步延伸應用在「磁電再生能源車」。\r

貓空纜車車廂在通風方式進行了三個階段的改善，究竟效果為何？又有多少效益？而在\r 夏天車廂行進時該以何種通風方式最好，冬天又該以何種通風方式最佳？經由實驗與數據的\r 分析結果，我們得知夏天搭乘纜車行進時，想要最涼爽、最舒適的通風方式，就是將迎風面\r 上方的兩扇窗戶都開到最大為九十度，同時也把車廂門上方的窗戶打開，而將背風面上方的\r 窗戶關閉。冬天希望保持車廂內通風，但又不會覺得寒冷，則以穿保暖的衣物再將迎風面上\r 方的兩扇窗戶都開到為四十五度，同時也把車廂門上方的窗戶打開，而背風面上方的窗戶也\r 打開，為搭乘纜車時最佳的方式。而在夏天纜車車廂行進時，比起車廂全部封閉的情況，改\r 善後的最佳通風方式可高達48.68%的效益。

在微波爐內，微波經由內壁的反射，和原來的波形成干涉的現象。有資料指出：藉由此特性，我們可利用微波爐來測量光速。本實驗旨在探討微波在微波爐中的干涉形式，利用巧克力及氯化亞鈷，測量爐內微波振幅強弱的分佈。實驗發現：微波加熱後巧克力上的熱點以及塗有氯化亞鈷溶液紙巾上的條紋，皆顯示微波在其中有穩定的干涉現象。雖然其形式頗為複雜，但是利用虛擬鏡像波源的探討，可得到和結果相近的分析。

清潔劑有親水基與親油基兩部分的結構，在有機溶劑或水溶液中都有溶解性，為了證明其界面間轉移的現象、測量離子在界面間轉移速度及探討不同離子轉移的選擇性，我們設計了離子界面間轉移的測量方法。首先利用氧化還原反應證明其界面間轉移現象，清潔劑可以與離子化合物結合，而溶於有機相中，達成界面間轉移，在另一個水相中釋放並反應。且知道清潔劑與分子化合物不反應。利用沉澱反應實驗，左右兩式管裝著不同陰陽離子時，可以了解清潔劑對於陽離子之結合選擇性，高於結合陰離子。在導電度實驗中，可以測定對不同陽離子之選擇性。為了證明我們所推論的反應機構，也嘗試取得其錯合化合物，從晶形及溶解度推斷該是錯合物無疑。

用保麗龍碗盛裝市售檸檬汁，保麗龍碗上有被腐蝕的痕跡，但盛裝其他不同PH值的酸性溶液、鹼性溶液則沒有被腐蝕的情形，實驗結果發現，是因為檸檬皮所含的汁液會腐蝕保麗龍，且其他柑橘類果皮也會。

現今的工業已趨向自動化的方式，自動化具有動作確實，減少人為誤差的優點，人力成本也可減低。如何達成自動化的需求呢？電子式控制和機械式控制都是常見的方式，電子式控制的工作內容彈性大且容易調整，程式的寫入也十分方便、機械式控制的構造較耐高溫，剛性高且成本低。利用單晶片輸入程式控制其動作，這是應用較普遍的，比較用凸輪控制液壓缸動作，達成與單晶片所操控的機械臂有相同的效果。本研究將探討兩者的差異性，並著重於凸輪在自動化系統上的應用。

生活在能源有限的地球，「節能」是世界各國極為重視的議題。本次實驗是以極為環保的方式，使用學校中央廚房每天剩餘的回鍋油為原料，以保溫瓶裝熱水，讓回鍋油產生皂化反應，取代以往的酒精燈以及電磁爐加熱的方式。另外，再以海水代替食鹽作鹽析、舊絲襪代替濾紙來過濾，達成「環保節能」製造肥皂的目的，期待為維護生態環境盡一己之力。研究結果證實了保溫瓶確實能應用於肥皂的製作上，且亦與一般市售肥皂具有同等的去污力。保溫瓶肥皂在40gNaOH、50ml熱水、40g回收油以及10分鐘保溫的控制下效果極佳，經過鹽析之後酸鹼值也接近中性，且相當平滑，無論是洗手或是衣物洗淨都有不錯的效果。