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第50屆--民國99年

搶"風"頭---彎曲吊扇與風力的探討

扇葉彎曲,就像一個人病了,我們能做的不只是將它丟棄而是去了解什麼原因讓它變成這樣!而原因就是”濕氣”在作怪;而扇葉的新材料太重時則阻力變大、易下垂,太輕則扇葉易變形、晃動劇烈,太寬、太窄時都有不同的變化、都會影響吊扇的風力。並利用『分貝儀』來測量扇葉風力(噪音)大小,結果連微風也可精準的測出。補救扇葉方法:泡水後的扇葉是鬆垮的。但再浸泡樹酯並緊壓、乾燥後,舊扇葉的強度有明顯的復元變好。吊扇與天花板的距離:發現太近時吸力變大、氣流變強、噪音增大,風力卻變小。當大家在倡導環保時,我們也希望不要因為吊扇老舊了就將它整個丟棄,應該可以發揮新的創意,將環保與實驗結合起來,作更有意義的應用。

金〝蒸〞花的世界- 探討 SO2 的定量

金針乾製品以通氣蒸餾法檢測SO2殘留量,但裝置複雜,操作步驟困難且費時。本研究目的以蒸餾『還原比色法』改良通氣蒸餾裝置,利用蒸氣直接冷凝代替通氮氣蒸餾,並以分光光度計定量,其原理利用還原型漂白劑與硫酸銅的呈色來定量。由實驗結果得知「紫試劑」可定性、做成pH1-14試紙,可檢測至0.02%~0.03%。蒸餾『還原比色法』檢測市面上金針乾製品二氧化硫殘留量結果發現,許多金針乾製品都遠超過限制殘留量(0.4g/Kg),本實驗抽驗市面上六種乾製金針品,其不合格率佔83.3%。採用本實驗改良法設備檢測出的SO2的殘留量顯示改良裝置確實可以快速檢測二氧化硫,其優點是定量裝置簡單,使蒸餾時間縮短、設備精簡、定量更準確,普通實驗室即可使用,雖然無法完全取代通氣蒸餾法,但仍可作為一般高中職學校在無氮氣裝置設備下,快速檢測金針乾製品二氧化硫殘留量用。

『紙』上談『冰』

如果單純只用報紙不加水去結冰,報紙卻不堅固,只用水去結成的冰也很脆弱。可是將兩者合而為一,卻可以製造出超堅硬的而且保冷度較久的報紙冰。是否也有某種物質加水後也可以產生類似的效果呢?我們使用各種吸水性良好的物品來做實驗,例如:洗車海綿、普通黃色海綿…等。進而發現到許多不可思議的現象,而我們更利用它們獨有的特性,開發出全新的產品。像是利用黃海綿吸水結冰後仍然保持柔軟的特性製作出神奇柔軟冰敷袋;插花海綿的超強吸水性製作不滴水的冰塊;以及白海綿細緻的纖維不僅可以吸水結冰後提供冷源,更可以隔絕外界的熱持續保冰而製作出冰鎮涼杯。

水中的吸塵器-黃花狸藻生活史觀察以及捕蟲行為與消化功能研究

黃花狸藻(Utricularia aurea Lour)為狸藻科狸藻屬,是臺灣瀕臨滅絕的原生的大型沉水性食蟲植物,目前的研究顯示,在台灣僅在宜蘭雙聯埤、台北士林、汐止的新山夢湖發現其蹤跡。它不僅與其他植物一樣能行光合作用,且能利用特殊的捕蟲構造,捕捉水中如孑孓等小生物,補充在貧瘠環境中所缺乏的必需營養元素,因此也降低了附近地區的蚊蚋數量。 本研究針對黃花狸藻的形態、生活史、捕蟲行為、捕蟲囊的消化及其原生地調查進行一系列的研究。在研究生活史的過程中發現黃花狸藻的花果期為6-11 月,此時花果挺出水面,在其他的月份全株會下沉至水底,打撈不易,因此野外取材最佳時間為花果期;此外,我們以水蚤及孑孓,餵食研究其捕食機制;以剛果紅-酵母菌溶液餵食得知其四臂腺毛的消化吸收功能;並以螢光分光光度計測定在捕食水蚤及孑孓2天及4天後,捕蟲囊內總蛋白的磷酸水解?及幾丁質水解?的活性。希望能藉此研究了解黃花狸藻的完整生活史,及有關捕蟲行為的形態構造和生理變化,未來可探究在各生長階段黃花狸藻可適應的環境範圍,為其在台灣的復育,及生態多樣性的維持上盡一份心力。

尋找最佳效能的"Super Fans"

本研究以珍珠板切割製作不同形狀的扇葉,並組合出葉片數量、夾角不同的風扇模型,以樂高積木組合自製風力計來測量各種風扇模型運轉時的風力大小、風力範圍。本研究經過兩階段測試:一次一因子以及田口法實驗設計,結果發現彎鉤形扇葉為最佳形狀,田口法實驗推得葉片2片和夾角30度為最佳組合,但此結論僅適合本次研究的模型。 市售風扇檢測結果發現功率大小不一定和風力大小成比例,且扇葉前蓋會削減一半左右風力,經實驗後發現以圓形或右旋型的前蓋為較佳的設計。有些市售風扇設計不佳,一樣的功率風力卻較小有浪費能源之嫌,而箱扇的風力也明顯較立扇小,另外建議大家依據個人需求選擇不同的尺寸、型式的風扇以響應節能減碳的生活潮流。

我糊塗,但我不愛「風狂」 -探討影響彈塗魚離水上岸行為的因子

本研究探討影響彈塗魚(Periophthalmus modestus Cantor, 1842)離水上岸的因子及其棲地選擇情況。在定點觀察及穿越線調查中皆發現,彈塗魚在冬季東北季風強烈時不容易被觀測到,經實驗設計及野外持續追蹤後發現,彈塗魚在風速較強的情況下,仍然會離水上岸活動,但往返水陸的頻率較高,顯示風速是影響彈塗魚離水上岸頻率及時間主要的原因之一。在微棲地的選擇方面,彈塗魚會選擇空間異質性較高的棲地類型活動,亦即並非單調的泥灘地。日照長短及風速會影響彈塗魚的離水上岸行為,進而影響其攝食行為及生長 (圖1)。

千「迴」百轉的遞迴圖形

在遞迴式an+2=|an+1|-an中簡單的代入幾個值,發現有九個一循環的現象。在一番巧思之下,我們先證明:函數f1(x)分別為1及-1、f2(x)=x,且fn+2(x)=|fn+1(x)|-fn(x), ?n?N, f5(x)與f6(x)圖形對稱於x=1/2,進一步證得遞迴式循環,再將初始值伸縮至a1, a2為任意實數值。解法固然令人拍案叫絕,但令我們深深著迷,決定投入大量心血在此研究的原因,乃是遞迴式an+2=β|an+1|-an,當0<β<1時,點(an, an+1)構成遞迴圖形的種種現象。 我們大量使用了函數及圖形分析的方法,定義函數fβ(cosθ, sinθ)=(sinθ, β|sinθ|-cosθ),發現f (n)β皆為 ?連續函數;?一對一;?(cosθ, sinθ)逆時針旋轉時f (n)β(cosθ, sinθ)同樣逆時針旋轉。藉由上述的性質推得遞迴圖形?在角度上稠密;?形狀與初始值無關;?初始值的改變產生相似的遞迴圖形。 在研究過程中,發現β=0.86的遞迴圖形有別於其他β值,有待未來,我們四人能一窺遞迴圖形的終極密碼。

螢光水影—水生「條背螢」生態探索

「螢火蟲」是所有螢科甲蟲的統稱,條背螢(Luciola substriata)在分類上屬於昆蟲綱、鞘翅目、螢科,一生歷經卵、幼蟲、蛹、成蟲四個階段,是屬於完全變態的昆蟲。由於幼蟲水棲的特性,被歸為水生螢火蟲,在所有螢科中屬於較為罕見的習性,以台灣五十餘種螢火蟲中,僅三種屬水生,因而具有生態上的獨特性。此外,幼蟲雖生活於水中,但其外型構造、呼吸方式等,與另兩種水生螢火蟲有顯著不同,也較晚為人所認識。 幼蟲期的條背螢以水中螺類為主食,約經過四、五個月的成長,歷經多次蛻皮後,終齡幼蟲會上陸準備化蛹及羽化。成蟲約在五、六月間出現,並在棲息地水域附近活動、交尾及產卵。就文獻記載和資料查詢,條背螢在北部、中部、南部及金門均有分佈,惟數量不多,生態及習性仍有待更深入的研究。

愈熱愈涼快

利用電解池的導電性會隨著溫度的改變的特性,將電解池串聯風扇後,製作出一個 簡單的溫控風扇。在室溫較高時,溫控風扇能發揮出近85%的轉速,提供使用者涼爽的 環境;隨著溫度的下降,使用者不需要很強的風力時,風扇也會自動降低轉速,為使用 者省下更多的電能。我們不用花大錢買新的溫控元件或買新的全自動風扇,也可以讓「不 管是懶人還是窮人」,都可以輕鬆省錢、省電、救地球。

電荷、離子數與滲透作用

「滲透作用」是專指水分子通過半透膜的作用,水從水分子濃度高的區域自由通過 半透膜到達水分子低濃度區域,此現象與擴散作用相同,本實驗研究主題有(一)就電解質 與非電解質,探究影響滲透速率的變因。(二)討論在「強電解質離子溶液」中的離子數、 離子所帶電荷數、離子水合程度與滲透作用的關係。(三) 滲透作用在日常生活的應用。