第50屆--民國99年

近年來，「保特瓶燃料電池」，這裝置已廣泛地使用在燃料電池教學上，稱為簡易燃料電池。但這原理雖普及但仍有創意改良的空間。本實驗力致將燃料電池與太陽能作結合為研究方向，發展出能在陽光下高效能放電的環保電池。 偶然下發現炙熱的銅片急速冷卻會裹上粉紅色的氧化亞銅﹔氧化亞銅是一價銅的氧化物，具太陽能轉換潛力，故我們有了拿它來當電極的念頭，先利用外加電壓，進行可見光分解水實驗，結果照光下分解水產生大量氫氣﹔且氧化亞銅本具高活性有光電化學性質，在逆反應時容易釋放電子產生高效能放電；並且在照光增溫同時也加快了電解速率，但溫度不能太高，而照陽光的溫度正適合，故我們試著將各種變因取出並設計實驗，來驗證與討論，最後統整設計出一個能利用太陽能的環保「保特瓶燃料電池」，對環保能量再注入無限的可能與創意。

國一課本中「唾液分解澱粉」的實驗，依照課本步驟操作往往要經過半小時以上的等待時間才能獲得結果。而且唾液取自同學的口中，酵素含量及唾液中的成分因人而異，不僅實驗結果可能和預期的相去甚遠，衛生問題也令人堪憂。所以，我們進行課本中「唾液分解澱粉」實驗的改進，希望能加速反應速率並且尋找唾液酵素的替代材料。 根據觀測結果及實驗結論可知：我們的實驗證明 一、 白殼麴菌及小麥胚芽均含澱粉水解酵素可以替代唾液中的澱粉水解酵素。尤其同一活化時間的乾燥小麥胚芽產糖量遠超過白殼麴粉，所以建議利用乾燥的小麥胚芽取代唾液酵素。在使用白殼麴菌時，必須先以溫水(約35℃~40℃)浸泡活化，活化時間在50分鐘~90分鐘最佳。而使用小麥胚芽則需泡水50分鐘，經研磨後使用，對澱粉的分解效果最好。 二、 紫外線可加速酵素分解澱粉的速率，尤其發現UVA紫外線的照度對於酵素有明顯的影響。若貼近UVA紫外線燈，其催化反應效果最佳。此外，亦發現UVC的穿透力極小(無法穿透玻璃及投影片)，因此照射UVC應建議直接由溶液正上方照射才不會被容器阻隔。 三、 若加入二氧化鈦當作光觸媒並且照射UVA紫外線燈，則強照度紫外線（貼近UVA紫外線燈），其效果會比只照射弱照度的紫外線更好。此外，UVC紫外線容易被容器的材質所隔離，本次UVC的測試結果無明顯的規律性，有待進一步的確認。 四、 我們所設計的可回收式光觸媒是可促進酵素反應而且是環保、省材料的生物晶片設計。 根據實驗結果，我們建議：將來在進行酵素的檢驗反應時，需要考慮紫外線對反應速率的影響，因為日常生活中紫外線的隨手可得(日光燈、省電燈泡、LED燈…)。反之也可以在以酵素催化進行各項醫療檢驗過程，藉由紫外線及光觸媒促進反應速率，來縮短檢驗時間。

本實驗乃針對探討導電液的導電性或電阻值是否適用，課本所提的歐姆定律延伸式Ｉ＝ V/R＝VA/ρL 而量身設計的，是故利用吸管為容器填裝食鹽水(導電液)以方便控制長度 Ｌ 及截面積 Ａ。 為完整的探討影響導電液的各項因素，實驗中設計以食鹽水溶液裝入各種粗細長條形吸管製作導電液柱、U型管及圓盤容器，探討不同的食鹽水濃度、溫度、液柱長度粗細、通電時間、電極物質、兩正負電極距離等因素，對通電時電流值的影響。 由本實驗可知條型容器（截面積固定不變）的導電液，和金屬導體一樣，可滿足歐姆定律：「通電電流與導體截面積Ａ成正比而與正負兩電極距離Ｌ成反比」。 以濃度M=20.0%、溫度T=16.0℃為例 I(mA)=106.3*V/L=106.3*AV/π1.22L=23.5V(V)A(cm2)/L(cm) 為進一步明確找尋其他形狀導電液柱的Ｌ與Ａ，我們首先探討圓盤容器中食鹽水溶液中的各點電壓分布情形，甚而想了解溶液中離子的移動軌跡或密度分布。在本實驗已對圓盤中的各點相對電壓及離子分布密度有初步的認識。

以pH 計測試常見飲料的酸鹼值發現：含乳飲料的pH 值介於 6.1~6.8； 茶類飲料的pH 值介於5.9~6.6；碳酸飲料的pH 值介於 2.4~3.7；果汁飲料的pH 值介於 2.7~4.8；醋類飲料的pH 值介於 2.9~3.7； 提神飲料的pH 值介於3.4~4.2，大都屬於酸性。 人牙的硬度約在莫氏硬度6~7左右硬度很高，但是堅固的牙齒卻怕酸蝕。碳酸飲料、果汁飲料、果醋飲料、運動飲料都屬於酸性飲料，對牙齒有明顯酸蝕作用，所以飲用要適量並用水漱口。 將不同種類的牙齒分別泡進醋酸溶液中進行耐酸比較。168小時後，減重率乳牙（-64.29%）＞門牙（-12.09%）＞犬齒（-10.17%）＞臼齒（-6.62%），可見接觸面積的大小會影響酸蝕的速度外，不同類別的牙齒結構也會影響牙齒的耐酸作用。 牙膏的保護時效只有1~6小時，所以早、中、睌至少用牙膏刷三次牙，才能有效防蛀、防蝕。預防重於治療！所以，最好的保健方式就是少喝酸性飲料。

因應發生天然災害的頻率增加，為解決在沒電、沒瓦斯的情況下，災民還能獲得熱騰騰的飲食，研發救難時用的冷水泡麵是必要的。 而泡麵要能煮熟，必須浸泡在高達80℃以上的熱水中，且持續3分鐘之久。為此，我們進行一連串的實驗，發現生石灰與水需在固定的比例下，才能滿足將泡麵煮熟的條件。同時，我們也探討了水溫、容器材質等變因對反應速度的影響，最終找到了傳遞溫度最快的內容器材質與保溫效果最佳的外容器材質。

甲殼動物的殼含有甲殼素、碳酸鈣、蛋白質，三者比?各占三分之ㄧ，本 研究以化學方法將甲殼素提?出：將洗淨晒乾後的蟹殼、?蝦殼用鹽酸溶液浸 泡，以脫去碳酸鈣，再用氫氧化鈉溶液浸泡，去除蛋白質，所得到的沉澱物即 為甲殼素。本研究比較蟹殼、?蝦殼所提?的甲殼素吸附銅?子能?的強弱， 發現蟹殼有較強吸附?。亦探討甲殼素對銅?子、鋅?子及鈉?子的吸附能?， 結果發現對鋅?子地吸附?最強，吸附的原因是因甲殼素和?屬?子之間發生 ?螯合作用。加工食品含大?色素，本研究萃取彩虹?中之色素，探討甲殼素 抓取色素分子的可?性。

水與人息息相關，當然到處也都有水的蹤跡，但是經過搜集，我們發現水的性質十分特 別。本研究的目的就是在測試不同的溫度下，水的流動情形。實驗結果發現：水在大於4℃ 的溫度下，溫度越高，密度越小，因此水會上升；水在小於4℃的溫度下，溫度越低，密度 越小，因此水會往上升；而水等於4℃時，密度呈現最大的狀態，因此水會下沉。我們又發 現若兩邊水槽裡溫度都是大於4℃的水，而右邊水槽的水溫大於左邊水槽的水溫下，水的流 動方向則會呈現逆時針狀態；如果兩邊水槽裡溫度都是小於的水，而右邊水槽的水溫又大於 左邊水槽的水溫下，水的流動方向則會呈現順時針狀態。而如果一邊水槽的水溫度低於4℃， 一邊水槽的水溫度高於4℃，水則會呈現雙向的狀態。經過這次實驗，讓我對水的認知更廣 博，而且也讓我們清楚的記下水的流動，永遠不會忘記。

本實驗是以甲殼素製成出的幾丁聚醣、水膠作為實驗對象的研究，將其應用並將實驗成果帶入生活之中。在此研究中，藉由不同重量百分濃度的弱酸與不同重量、顆粒大小的甲殼素反應做出我們所需要的水膠，因天然交聯劑(Genipin)能使分子結構變緻密，加入天然交聯劑，來測試添加Genipin與否所製成水膠性質與效能的差別。 首先，調控製程條件合成出數十種水膠，加入磷酸鉀，烘乾製得成品，測得合成水膠的吸水性及飽水性。因全球暖化危機，我們設計了植物在水膠上成長情形的實驗，在富含水的土壤上，混合水膠，測量不加水能夠使綠豆持續生長幾天，並觀察綠豆的生長速率來判斷吸水度及飽水度，藉以了解所合成水膠是否能應用於我們所追求的綠色建築目標－會呼吸的建材。

斐林是被使用超過百年的試劑，惟我們在實驗室中所得的結果(產物顏色)，明顯與教科書不同；且酒石酸鉀鈉大量添加令我們疑惑，搜尋後得知其扮演配位基的角色，故欲了解銅離子與羥基間的配位，故針對下列兩點進行研究。 (1) 產物分析方面： a)斐林試劑分別與甲醛或葡萄糖，在不同溫度下反應，觀察反應狀況並分離產物。 b)以酒石酸鉀鈉添加與否作為變因，探討反應狀況。 c)以定性及定量的方法，比較各反應的產物成分。 d)依檢測出不同時間段的產物，來延伸討論其反應機制。 (2) 配位化學方面： a)Cu2+配位基之配位位置(官能基)，及其配位條件。 b)NaOH在配位產生中扮演的角色。 c)延伸探討NaOH與糖類關係，並加以實用化。

要判斷物體的顏色，可由光譜上的波長來決定。可見光中紅色波長最長，紫色最短；純色的波長是單一的，而複色是純色的組合。 楊格（Thomas Young）和霍姆赫茲（Hermann von Helmholtz）等人發現，只需三種不同的波長就足可調配出所有的顏色，即為紅、綠、藍三原色理論。 而藍德（E.H.Land）示範了一組實驗，將一彩色物體以雙攝影機來拍攝。一是透過綠色濾鏡拍攝，而另一則是透過紅色濾鏡。影像拍在普通的黑白底片之後，藍德發現只需兩種色光，甚至以兩種波長很接近的光分別通過上述的兩個黑白底片，當此二影像在銀幕上重疊時，竟產生一個全彩的影像。本研究的目的，在於探討蘭德的彩色效應，以兩種單色光組合來試著呈現出其他不同的顏色，以實驗來驗證並嘗試解釋此種現象。