全國中小學科展

第49屆--民國98年

壓克力變身水

目前坊間把毀損廢棄的壓克力板再利用方式是以高溫(235℃-245℃)熔融後再製,但這方法須耗費更多的能源,我們想找出其他方法可以讓廢棄的壓克力變成更有價值的東西。經我們的研究結果發現,用簡便且低成本的方式-酒精可以溶解壓克力。更可利用加溫的酒精把毀損的壓克力板製作出具奈米材料特性的壓克力海綿,這可應用於醫療與化妝品方面。也可以把毀損的壓克力板製成高分子薄膜,以應用在氣體分離、滲透蒸發、醫療等領域。本實驗中在沒有精密儀器支援下,以自製的方格透明片來計數薄膜孔洞所佔的百分比,比對前後實驗結果,仍可得到合理的結果。本研究結果值得提供給專業的高分子材料專家學者參考運用,以提高廢棄壓克力的再利用價值。

碎形萬花筒

本文旨在探討萬花筒中的美麗圖形的現象原理。過程中透過碎形理論及迭代函數系統進行分析,並對其美麗圖形的建構組成,找出背後的數學理論。文中在制式萬花筒實物模型及軟體的模擬中,找出萬花筒中圖形背後的數學函數對映關係。發現其結果是依循三稜鏡所構成的頂點為中心,並以三頂點中心等間隔鏡射生成的平面,複製出對稱的圖形進而產生六芒星,並在三稜鏡面上所生成的鏡射平面上,再進行以六芒星為基礎圖複製的無理旋轉而成,最終使鏡射平面上佈滿稠密的六芒星。而該六芒星中心點會以三稜鏡的三個頂點為圓心的夾角,等間距地生成於起始位置周圍,而轉動萬花筒所產生的美麗圖形,正是基本圖在圓筒內進行遍歷的鏡射所生成,結果如下。

照過來~誰最亮!

地球暖化問題益趨嚴重,如何節能減碳已成為全世界人類共通的議題,而節約能源是讓全球暖化減緩的重要方法之一。經統計照明耗電占全國耗電量的10%以上,因此;推動較具能源效率的照明產品,已成為節能的重要施政措施之ㄧ。近年來照明設備多元發展,傳統白熾燈泡已逐漸被電子式螢光燈泡取代,因其發光效率優於傳統白熾燈泡,故稱為「省電燈泡」,不僅燈泡外型更加輕巧與精緻,在相同照明條件下能降低耗電量,且能延長使用壽命,大大改善了照明的品質。省電燈泡在國內市場的使用量有逐年上升的趨勢,各家產品良莠不齊,是否真如標示內容?或者仍有其他耗電的因素未被標示?本研究試圖以國中生具備的知能及較簡單的裝置,但以嚴謹的科學方法、精神、態度來探討。

面面俱到—n邊形之面積最大、極小值

由我們所學三角形的『邊長關係』、『全等性質』、『面積公式』,進而討論到四邊形、n邊形。並利用逐步推理的方式,由特殊四邊形推到一般四邊形的面積公式,而從一般四邊形公式可知圓內接四邊形為最大,越退化成三角形或一直線時面積越小。最後依我們的研究方式推測n邊形給定邊長之最大面積範圍及面積極小值。

詭譎的karprekar constant

當有一數字不完全一樣的四位數,進行r進位( rd3 )Kaprekar’s operation時至少有一Kaprekar constant或封閉迴路,經分析,若Kaprekar constant存在,則可分為14種情況討論,發現到只有當r=4、5t時才存在唯一的Kaprekar constant。在尋找Kaprekar constant的一般性時,經研究發現:(一)當r為正偶數,一個n位數的hM=(r-1,r-2, … ,1,0)時,hM-hm即為Kaprekar constant;此外,當所有數字皆為T個時,亦有此一性質。(二)當r為正奇數,hM=(r-1,…,r-1,r-2,…,r-2,…,1,…,1,0,…,0),其中0為T個,其餘數字皆為2T個,則hM-hm即為Kaprekar constant;此外,0為T個,r-1為nT個,其餘皆為2T(n-1)個時,亦有此一性質。

「油」然而生的橋樑科技-探討生質柴油之製造條件與對柴油引擎廢氣排放之影響

本研究探討重點有二:一、以市售沙拉油及營養午餐業者之廢食用油為原料,個別添加不同比例之甲醇鈉溶液,探討其轉脂化之最佳條件。經實驗顯示,沙拉油製造生質柴油以沙拉油1000ml、甲醇150ml及氫氧化鈉5g進行轉脂化反應最佳;而廢食用油製造生質柴油則以廢食用油1000 ml、甲醇180ml及氫氧化鈉3.5g之條件最佳。二、在市售柴油中加入一定比例之自製生質柴油,進行引擎廢氣排放檢測。結果顯示,其廢氣中碳微粒、碳氫化合物及氮氧化物等有毒廢氣之排放量,均較市售柴油為低,而一氧化碳之排放量於引擎高轉速時亦較市售柴油為低。本研究之實驗過程與成果,可做為教學之重要參考範本,並提供交通與環保主管機關做為制訂與修改法令之參考依據。

多力拔河之力平衡點意義深入探究

本研究在於探討不同的力作用於一點,當力成平衡狀態時,不同力的大小與力之間的角度關係,以及施力點至力平衡點的距離總和,並深入探究此一力平衡點的特殊意義與應用。將三條繩子的一端綁在一起,另一端則往平面上三角形A、B、C三個定點方向上施力,調整三股力大小以及三角形三個邊長,觀察三股力成平衡狀時,任兩力之間的角度關係,以及此力平衡點到A、B、C三頂點之距離跟這三股力大小的關係。並將研究結果加以設計成一個實用的工具-「小心定位儀」。

漂浮液珠

液體在滴定時,會產生浮於液面的液珠,液面上的液珠會出現振盪、碰撞、互溶(水平及垂直)、撕裂分解的現象,透過實驗可驗證使液珠浮於液面的力確為液體與輸液管摩擦後所產生的靜電力。各項數據顯示靜電力大小與液體流速、輸液管長度、液溫高低及輸液管粗細息息相關且靜電力的產生與大小受溫濕度影響甚鉅。此外,並非僅有水,極性溶液、非極性溶液、電解質水溶液、非電質水溶液、稀薄水溶液…等,皆能摩擦帶電,產生液珠,我們也嘗試確認液珠的電性並以不同方式影響液珠於液面的行為。為使靜電力的大小量化,我們自行發展出可求出測量靜電力及靜電量大小的方法以取代昂貴的測量儀器,更進一步將實驗結合生活,滴定各清潔劑,並以實驗數據評斷各牌清潔劑的效果。

以太陽光誘發水溶液中光觸媒與Cr(VI)間之光化學反應及其可能機制

近年來,光化學的技術廣泛的運用在我們的日常生活當中,但針對無機物方面的去除效果以及進一步的機制研判似乎較少被探討,因此本研究挑了課本中常見的重金屬汙染物'鉻'做為我們去除探討的對象。一般光催化反應主要依賴耗能的紫外光提供能量來激發光觸媒產生光生電子電洞。本研究主要係利用太陽光,在控制水溶液不同起始pH值、光照強度及添加不同電洞補捉劑下,討論比較誘發兩種光觸媒(ZnO, TiO2)與Cr(VI)間之光催化反應之效果及其可能之反應機制,再以固相及液相分析推論出其中可能機制。結果顯示,pH值的變化影響TiO2比較顯著,太陽光強度越強效果越好,電洞捕捉劑以Na2-EDTA幫助效果最顯著,ZnO可吸附之Cr多於TiO2,ZnO於反應過程中會酸腐蝕溶出升高水溶液pH值。

活化阿拉伯芥Zat10基因可以促進植物抗鹽分逆境

先前利用活化標誌(activation tagging)方法, 將pSKI015載體T DNA片段,隨機插入含有4段增強子(enhancer)與selection marker bar基因於阿拉伯芥基因體內,以不澆水的方式,實驗室取得變異株CS31681。經Basta篩選後,我們嘗試找出並了解活化標誌突變株被影響的基因,先以Inverse PCR找出T DNA插入植物染色體位置並定序,經序列比對後,發現T-DNA插入Zat10基因上游(位置為AT1G27730)。再來將以RT PCR測定附近基因RNA表現量以進一步確定被影響的基因,並選殖出來,培養具抗性的後代。除了利用分子生物學的方式來探討基因可能的功能,我們也從生理的角度探討植物耐性性狀表現,且因植物抗旱與抗鹽機制類似,又Zat10基因已知與抗鹽相關,因此也測試植株在高鹽環境中的表現,我們由缺水與耐鹽實驗中發現,我們的植株抗鹽性狀較為顯著。