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第50屆--民國99年

黏黏有虞?-各品牌膠帶黏性測試實驗

看到大賣場販賣區吊一塊很大的的廣告,其內容是TM的最新產品名叫「TM大力膠帶」,廣告布條裡面在推銷這個膠帶的黏性有多神奇。於是大家想要用科學的方法來證明是否有如廣告上所說的有超強的黏性。 實驗結果發現,膠帶的黏力可以分為最初黏力與最終黏力,不同使用目的的膠帶這兩種黏力會不同,研究發現,大部分的膠帶最終黏力會大於最初黏力。膠帶與不同接觸面貼合時,其最終黏力會因接觸面的性質不同而不同,因此使用膠帶前要先對物體表面的材質有所了解,才能選用最適合的膠帶發揮最大的黏力。 研究也發現,膠帶在70℃的溫度內其黏力變化不大,表示膠帶在台灣這樣炎熱的環境下使用對其黏力不會有太大的影響。本組研究也發現,若是膠帶與物體貼合後,在膠帶上施予正向力,有助於提升黏力。

太陽能燃料電池

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。

〝紫外〞奇蹟,UV!---紫外線敏化酵素反應之研究

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。

『靈』牙『皓』齒-探討不同飲料對牙齒的影響

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。

冷水泡麵

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。

毒物終結者:甲殼素吸附金屬離子與色素之探討

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。

翻滾吧!水孩子

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。

斐疑所思-斐林世紀之謎

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。

看你飛多久-火焰木種子滯空的奧秘

尋找用風來傳播種子的植物,探討種子部分與翅膀部分的質量黃金比例為目的,討論種子翅膀面積、質量、重心位置等因素對種子滯空時間、飛行距離的影響,我們用校園中常見的紫葳科(Bignoniaceae)火焰樹屬(Spathodea)的火焰木(Spathodea campanulata )植物,撿取種子進行實驗。 我們發現隨著翅膀面積的增大,種子在空中停留的時間也跟著變久,飛行的距離也跟著變長,但不是無限制的變久、變長。實驗結果顯示,翅膀的面積增加成4倍時,有最久的滯空時間與最長的飛行距離。 利用第一次的實驗結果,我們選取4倍翅膀面積的模擬種子,進行重心位置的改變對滯空時間的影響。發現當種子置於翅膀的中央時,有較久的滯空時間,可能是當重心位於翅膀的中央時,有最大的下降截面積,有最久的滯空時間。

光合細菌對水中污染油脂分解之探討

此研究是探討光合細菌對污染水中油脂的影響。利用光合細菌(Photosynthesis Bacteria; PSB)來探討對油脂分解的能力,實驗使用的油脂4種,分別是柴油、沙拉油、橄欖油和豬油4種油脂來做為實驗對象。然後取4種不同的油脂各2克分別加入光合菌液98公克做為實驗組,對照組則取4種不同的油脂各2克分別加入海水98公克作為空白對照(不另添加光合菌),每組皆為2重覆實驗,以純光合菌液98公克作為校正組,再利用索氏萃取裝置分離光合菌和水中的油脂,進行油脂回收,實驗進行4週,計算油脂的減少量和油脂分解率作為評估光合細菌對4種不同油脂分解的能力。