第49屆--民國98年

本研究探討有效清洗蔬菜上農藥殘留量的方法，文獻中檢測農藥的方法有『生物法』、『化學法』及『生化法』三種，前兩種方法對我們來說都有不方便的地方，故選擇快速又能檢測出市面上大多數農藥殘留量的『生化法』。但『生化法』需配合昂貴的分光比色儀，因此我們利用計算機上的太陽能光電池、LED、三用電表及保特瓶，成功地設計出一台能『量化』水溶液顏色差異的裝置，我們稱它為『光電池比色儀』。利用『光電池比色儀』檢測樣品1 分鐘，測出的數值我們稱它為V_Lux(Volt Illumination )，當DV_Lux 越小，抑制率越大，表示農藥殘留量越多；反之，越少。最後比較多種清洗小白菜的方法，結果發現『用流動的清水洗3 分鐘』效果最好，破除了多數主婦的迷思。

採集滿江紅複合群，從外觀形態觀察、葉片與根長測量和DNA 序列比對，將所採集的三型滿江紅做分類。其中三角形和橢圓形滿江紅在數種外觀形態上部分相似、部分不同，而經過trnG1F-trnR22R、rps5-trnSR、trnL-trnF 三段葉綠體DNA序列比對後，確認此兩型滿江紅為同種，皆屬滿江紅 (Azolla pinnata)。而日本滿江紅不僅在數種外觀型態上與滿江紅有明顯差異，其三段DNA 序列分析更有約20%的變異，因此證明兩者為不同種。最後將實驗中的序列貼至網路上比對，發現日本滿江紅 (Azolla japonica) 與Azolla mexicana 相似度達100%，並與美洲種的四種滿江紅也有94% 以上的相似度。參考日本、美洲種滿江紅相關書籍與圖鑑，及親緣關係鑑定的論文後，推論日本滿江紅的親緣關係與美洲種滿江紅較相近，極有可能是由美洲傳至日本的外來種。

本研究是利用日常生活中常見的咖啡渣和茶葉渣做為肥料，去觀察豆莢類的綠豆，以及葉菜類的油麥菜、小白菜生長過程的變化，我們利用三種不同的咖啡渣和三種不同的茶葉渣來做為肥料，找出哪一種肥料具有較高的養分，可以幫助綠豆、油麥菜和小白菜長得較好，又能防止菜蟲的侵害。實驗結果發現，以茶葉渣做為肥料的植物長得最好，尤其是綠茶渣最好，甚至勝過化學肥料。在防蟲方面，咖啡渣的效果奇佳，茶葉渣在防蟲方面卻沒有任何功效，而且比施化學肥料的植物蟲害還嚴重。

市面上有許多省水器材，我們研發的環保水龍頭省水效果更佳。學校要求進行營養午餐前需先洗手，校園中高年級男生洗手用水量普遍比女生較少，但仍需1 公升以上的水量，若於學校安裝省水龍頭則可達到省水效果，以集中式水柱且噴霧的省水頭效果最佳，約需480毫升水量。利用自製環保省水龍頭可達到比噴霧式省水頭更好的省水節能效果，僅需約300毫升水量即可洗淨手。在製作環保水龍頭時，應注意進氣孔的位置及大小，以製作於瓶蓋且口徑等於出水吸管為佳。可利用凸出的出水管來控制流速，出水管愈長，流水量愈大。環保水龍頭是利用環保材質自製而成，花費少，再加上安裝方便，將水管接上水龍頭即可，是個值得在校園中推廣的節水方式。

以遠哲科學趣味競賽中【升力大挑戰】的項目為基礎，以自製線繫珍珠板飛機滯空時的載重性能。雖是高中課程中的力學，仍激起我們挑戰研究飛行升力原理的意念。透過風扇與導流板的調整與製作，獲得較為平行的風向。在測試一般市售珍珠板飛機之後無法取得明顯的滯空性與載重性，則改以概念的方式設計出基本比例的原型機。經測試獲得初步的滯空性與載重性。接著製作可縱向調整機翼的測試機，進行配重與重心修正後的測試。以自製機翼攻角升力測量儀研究最佳升力的攻角，進而以可調整機翼攻角的機型實測攻角的升力，相互對照中確定攻角對於升力的作用。最後珍珠板飛機穩定飛行的載重量由原本的18 g 提升至26g，也使得每次的飛行更具穩定性。

在養殖池中絲藻的增長速度非常快，會影響魚苗的生長，造成漁民的困擾。若將其當作再生能源利用，不也是一種廢物利用的做法嗎？\r 本實驗利用絲藻培養的新菌種「YMJH 一號」，以自製微型雙槽式研究微生物燃料電池的產電效能。以8cm×8cm 半透膜取代價格而貴的質子交換膜、陽極置入台製生化棉及0.005M 葡萄糖當燃料，在陰極12mL/s 曝氣速率、陽極6 小時水力停留時間，在500Ω電阻下最大功率密為34.87 mW2/m2，超越參考文獻中最大功率密度。\r 在不同電極種類下，100cm2 碳織布當陽極、10cm×10cm 打洞碳串當陰極使內電阻大幅降低，因此得到最大電壓為0.63V 而最大功率密度提升至79.38 mW2/m2，超越歷屆科展作品的最大電壓0.09936V、最大功率密度1.9745 mW2/m2 ，甚至是參考文獻最大電壓0.416V、最大功率密度32.9 mW2/m2的2 倍產量。

「n×n 數字拼圖」的問題主要在研究：「找出把1、2、3…… n 2 個連續整數，依序填入n×n 的正方形方格中，填寫的規則是只能將『下一個數字』填寫在『前一個數字』的相鄰的位置，一直到最後一個數字n 2 填入最後一個方格為止，使單一對角線上 n 個數字總和為最大數的路線圖，並探討其中所隱藏的數學奧密」。 研究者經過實際的模擬與討論後發現：解題的方法應由最大的數字（n 2 ）逆回填寫至1；當n=奇數時，起點座標一定是（2，2）； 當 n=偶數時，起點座標一定是（1，1）或（2，2）；而且它的路線也有一定的規律。單一對角線上 n 個數字總和最大數與 n×n正方形方格之間存在著密切關係。研究者的想法請詳見「肆、解法」。

條件反射是什麼呢？條件反射為生理學中的一種行為過程。在特定環境中，因強化作用而使某種應答的出現頻率增加，且更為規律。所謂強化是指為求得預期的應答而提供一種天然刺激或人為獎賞。在這個實驗中，我們欲探討「生物在不同環境中學習行為表現將有何不同」，於是觀察紅球魚、黑尾太陽魚與孔雀魚在接受餵食時的行為，並持續注意其長期所表現出的現象，最後結論是不論任何魚種條件反射之學習曲線相近，再學習情形皆明顯加快。

構想利用身邊可以回收的資源，設計一台可以製造歡笑，帶給周圍朋友幸福的「歡樂環保泡泡機」，經過同學們鍥而不捨的觀察討論，從泡泡水配方的研發、泡泡機結構的設計、吹出泡泡所需風力的探討、設計自動供給泡泡水裝置，到全自動感應式泡泡機的誕生，終於成功研發出泡泡機完整系統。由實驗探討發現，可掌握下列幾個原則：一、泡泡水最佳配方：RO水：洗碗精：甘油＝ 16：4：3。二、吹泡泡的風速大約3.5m/s 到 7m/s 較為適合。三、泡泡圈的轉速要慢，且轉的方向與風扇的轉向相反較佳。四、發泡圈的設計需要能夠多吸附些泡泡水，如增加溝槽或吸水材質等。

飲水機的說明中常宣稱磁化水有神奇功效，使我們好奇。我們由實驗室發展出的同步攝影法，與水滴微觀測量法，設計出可精密測量水滴接觸角的儀器，觀察水磁處理後表面張力的改變。在4150Oe 的磁場下，為磁場降低水表面張力的極值。我們發現若要製造一杯高效能的磁化水需要高均勻度、強磁場強度、30秒之磁化時間。磁化水有效時間與水滴角度成正比。磁處理現象是因為水是極性分子，外加磁場下分子排列整齊改變其表面張力。我們將磁化水的特性應用於生活中。電解磁化水可增加43%的反應速率，可用於氫能源之製造。我們用磁化水的特性製作磁化動力船，在一安培的電流下船的前進速率為3cm/min。檢測市售磁化水發現表面張力並無降低，建議可將表面張力列入檢測項目中。