全國中小學科展

第50屆--民國99年

廢輪胎擋土牆在工程上之研究

我國每年約產生13萬噸廢輪胎,經年累月堆置於掩埋場、回收場及棄置於空地或山谷,可能高達百萬噸,不僅造成掩埋場負擔,環境衛生(如蚊、蟲鼠類滋生)嚴重破壞,並引發公共安全(如堆置廢輪胎引發火災)。為解決廢輪胎造成日益嚴重之環境及公安問題,產、官、學、各方面皆思考如何使廢輪胎再生或再利用,如輪胎翻新,做為燃料、防波體、公路防撞護欄及路堤等,其中以土木工程中之邊坡工程所消耗量最大。 本文首先對擋土牆種類介紹並進行廢輪胎擋土牆穩定分析,利用STABL6軟體進行穩定分析並做廢輪胎擋土牆之模型且透過成功案例進行驗證及對混凝土擋土牆及廢輪胎擋土牆進行合理經濟分析,以期對廢輪胎擋土牆在工程上之應用有更深一層的瞭解,進而提供未來設計廢輪胎擋土牆之參考。

神奇的金紙灰

本實驗主要是探討如何製作有效的防火塗料,使其達到環保又省錢的利用。 我們利用拜拜後燃燒剩下的金紙灰燼,來當作防火塗料的主材料並使用不同的黏著劑〈例如:膠水和白膠〉與金紙灰燼混合,塗在實驗用的冰棒棍上。經由設計九組不同的實驗,我們發現到純粹的冰棒棍在酒精燈上燃燒,平均約8秒即起火燃燒;若在冰棒棍表面塗上金紙灰燼加上各種不同的黏著劑所製成之防火塗料,其起火燃燒的時間均有明顯的延後。實驗結果也顯示不同的先後順序之塗料塗抹製程,其防火效果,也會有明顯的差異。 我們為求能獲得更佳的防火塗料,選用學校實驗室中的碳酸鈣及碳酸氫鈉藥品作為第二主材料,將藥品混合金紙灰燼與黏著劑作為防火塗料,使用碳酸鈣藥品的實驗結果顯示防火功效並不如膠水加上金紙灰燼來得好;而且意外發現使用碳酸氫鈉藥品加上膠水混合,產生縮合之化學反應,其產物有如一團橡皮筋球,無法作為塗料使用。 這次的實驗讓我們知道,像金紙灰燼這麼平凡無奇的東西,竟然也能發揮這麼令人意想不到的功效,實在奇絕!

國王的新衣─幾丁聚醣在水果保鮮之研究

蝦蟹殼中有幾丁質,重?約佔三分之一,本實驗以蝦蟹殼做為原?,經清洗、粉碎後,再以鹽酸去碳酸鈣與氫氧化鈉去蛋白質處?後,最後再經高濃度氫氧化鈉去乙醯化,製造出幾丁聚醣,由於幾丁聚醣如溶於酸中可以得到比較高的正電,所以我們嘗試將幾丁聚醣溶於工研醋中,進行水果保鮮的測試,並找出最佳的保鮮條件為:0.5g的幾丁聚醣溶於工研醋中(使用2.5ml的工研醋配成50ml的水溶液),對於桔子、木瓜、棗子有比較好的保鮮能力,至於橘子與香蕉則有加速腐敗的情形,還有對於柳丁的保鮮能力無法看出。最後又仿照市售PE保鮮膜的方式,嘗試做成幾丁聚醣/PVA薄膜進行保鮮的測試,發現製成薄膜的保鮮能力並不理想。

關燈遊戲

一、遊戲規則 (一)規則一:下圖中每一個方框都是一個房間,每個房間亮暗雜然無序,現在有位管理員欲將所有的房間燈關掉,但每次改變一個開關,相鄰兩個房間的開關也會跟著改變,目的是將所有房間的燈關掉。(圖中黃色區域代表燈亮著,無色代表燈暗著) (二)規則二:遊戲規則類似第一種規則,但此時若改變某個房間的開關,則只有相鄰的燈泡亮暗會改變,而本身的亮暗不變,目的同樣是將所有亮著的燈泡全部關掉。

以「蛾」傳「蛾」

我們飼養觀察五種以雞屎藤為寄主植物的天蛾,發現飼養羽化的成蟲和圖鑑上的照片不一樣。於是單隻分盒飼養觀察幼蟲至羽化約250隻,搭配拍照與錄影,詳細記錄生活史,再比對圖鑑、國內外網路資訊,並請教專家,終於確定台灣的蛾類圖鑑中膝帶長喙天蛾及平帶長喙天蛾幼蟲的資料有誤。由於這五種天蛾的分布範圍和發生期重疊,卵至成蟲也很類似,甚至每一種幼蟲的體色都有多種色型,不易分辨,因此我們製作幼蟲、蛹與成蟲的簡易檢索表以方便辨識,及設計「天蛾幼蟲金字塔」來協助分辨各齡、各型的幼蟲,並找出圖鑑及網站關於這五種天蛾的幼生期、成蟲翅紋特徵、寄主植物、在台分佈敘述有誤與缺漏的部分,嘗試提出修正與補充,且架設網站及舉辦推廣活動。

鐵皮屋嘛ㄟ發電喔!

我們想了解鐵皮屋溫度、室內溫度以及溫差發電之間的關係,先直接測量鐵皮溫度,得知「鐵皮面積大小不會影響表面溫度」。接著,我們釘製大小不同的模型鐵皮屋,分密閉及通風兩種條件,得知密閉比通風室溫更容易升高,室內採取通風有助於室內降溫的條件;而室內體積小,室內溫度升或降都比室內體積大的效果來得明顯。 我們又在鐵皮浪板內面加裝散熱風扇模組,實驗結果:讓風扇向地板方向吹,則有助於熱空氣與冷空氣對流,能夠降低室內溫度,使鐵皮溫度和室內溫度產生較大溫差。我們再加裝致冷晶片散熱模組連接三用電表,實驗得知鐵皮浪板表面溫度與室內溫度溫差越大,產生的電流、電壓也越大,於是再將鐵皮塗上黑色塗料以增大溫差,最後,再增加晶片散熱模組串聯,結果顯示電流、電壓均有明顯增大,我們可以利用這樣的太陽熱溫差來產生電能。

舞光拾色--多樣化的植物運動

植物能感應環境中的光,我們好奇植物對光的反應是否有多樣性。因此選兩種單子葉植物、七種雙子葉植物以自製觀察箱觀察植物生長。我們發現: 一、 植物向光及擺動現象有多樣性:向日葵幼苗居然沒有向光性,而其他六種雙子葉植物,向光性在速率與擺動行為不同。單子葉植物無擺動現象,且葉片出芽鞘後就失去向光性。 二、 向光與擺動現象受光色影響:藍光下向光速率最快,次為綠光,但紅、黃光下則無。藍、紅光下擺動較顯著。 三、 激素影響植物向光與擺動並有多樣性: IAA抑制向日葵擺動而不影響綠豆。反之,低濃度乙烯使綠豆擺動減慢卻不影響向日葵。 四、 鈣離子會影響向光與擺動:利用可抓走鈣離子之EGTA處理,發現鈣離子會影響植物向光與擺動。

蘇打綠調茶戰~茶出小蘇打

「茶餘飯後」是令人耳熟能詳的一句話,但隨著科技的進步,市面上多了許多便利大眾的罐裝茶及沖泡茶包。在無意間,本實驗小組發現市售茶飲在食品內容上各有異同,有的標示了小蘇打粉,有的卻沒有標示出。本實驗` q利用小蘇打粉在溫度50~60℃時會釋出二氧化碳 的特性,讓加熱後所釋出的氣體加入澄清石灰水中,檢測這些氣體是否能讓石灰水產生混濁藉以了解茶水中是否添加小蘇打成分,並利用各種檢測試劑檢驗茶飲的性質,藉以瞭解市售飲料在成分上的標示是否確實,最後試著找出在茶飲中加入小蘇打的原因。

你濃我濃,到底要多濃?─—電解1A族、2A族金屬氯化物水溶液之性質探討

本研究以探討電解1A族、2A族金屬氯化物(研究對象為NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2)水溶液反應性之研究,並配合高中化學所學的知識、實驗方法,運用簡易的實驗室器材搭配生活周邊可取得的材料,設計簡單、體積小的電解裝置,並可利用理想氣體方程式及氧化還原滴定的方法確定陽極產物O2(g)及Cl2(g)的莫耳數。 研究結果發現,高中教學所言之「電解高濃度食鹽水產生氯氣,電解低濃度食鹽水產生氧氣」應有修正,並擴大討論1A族及2A族金屬氯化物的電解反應,發現化學反應並非僅有「濃或稀」的分界,而是在不同的條件,譬如電解液種類、濃度、外加電壓的改變,化學反應會有動力學或熱力學的競爭,使得產物O2(g)及Cl2(g)的莫耳數比例也互有消長,得到有趣的實驗結果。

自動路邊停車系統原理探討與設計

在地狹人稠的台灣,停車位不足,常讓駕駛人在尋找停車位的過程中常讓駕駛人分心而肇事,停車位的狹小也考驗駕駛人的停車技術。樂高公司NXT機器人的超音波感應器可以用來測量物體的距離,而且NXT的伺服馬達可以很精確的由程式控制轉動,所以便想用樂高機器人來模擬汽車,探究自動路邊停車的奧祕。 經過不斷的觀察與測試後,終於能以模擬車模擬自動停車,雖然功能與人工停車較差,需要較大的停車空間。但若能提升超音波感應器功能,配合程式修正,相信一定可以提升自動停車的功能。