全國中小學科展

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高中組

電子傳遞速率與腐蝕速率的探討

將兩種不同金屬片接觸後放入硫酸中, 原本不會在硫酸中產生反應的金屬, 也會因電子傳遞而產生反應, 但是金屬與硫酸之間因腐蝕會產生氣體的現象與坊間某些書籍的敘述略有不同。所以我們分析了不同收集氣體之裝置的優缺點, 並加以改進, 經由改良後的收集氣體之裝置, 我們已可以利用此裝置來進行實驗, 並且明確看出氣體反應的趨勢。

草地上的馬蛛絲跡—探討長疣馬蛛結網及捕食行為模式

本研究探討生活在草原的長疣馬蛛,觀察牠如何結網以及網型構造,並探討網的功能。在觀察及實驗後得到以下結論:長疣馬蛛偏好在強光環境下結網,且對高溫有好的耐受性。長疣馬蛛視力差,但可以結出用來感應捕食的多層漏斗狀網,結網的方式相當特殊,可分為「探測期」、「底層網期」、「平面網期」、「皿狀網期」、「漏斗網期」五個階段,且不同層網的感應偵測上與敏感度與捕食成功率均不相同。我們也進一步探討了長疣馬蛛的捕食行為模式長疣馬蛛的捕食行為可分為「被動感應模式」、「偵查模式」、「攻擊獵物模式」、「後續處理模式」、「返回」五個階段。其可以利用最頂層的平面網捕食獵物,且獵物的捕食受到獵物大小與置入的方式影響。

簡易英漢翻譯系統之研究

每當我們身處國外或外國人來到我國,第一個所要面對的問題就是語言的溝通,所以我們想以現有的設備,發展一套系統,以解決各語言間溝通的問題。

天然的抗氧化劑

本實驗是探討一般市面上所販賣的茶品對抗自由基的能力;我們利用化學發光原理來進行實驗,所使用的主要器材為:光敏電阻、三用電表及發光銨(Luminol)溶液。使用暗箱及黑布讓發光中溶液所處的環境保持一致性黑暗,以利得到較為準確的數據。所測試的品牌一共有:(1)不發酵茶:茶裏王台灣綠茶、茶裏王日式綠茶、生活泡沫綠茶、御茶園冰釀綠茶、維他露輕體瞬間綠茶、悅氏健茶到油切綠茶。(2)半發酵茶:茶裏王烏龍茶。(3)全發酵茶:茶裏王英式紅茶。(4)後發酵茶:愛之味健康油切普洱茶。由文獻可知,兒茶素具有抑制自由基的功效,其含量越多,抗氧化的能力越大,抑制自由基的能力就越強,則溶液發光反應的時間將會減短。由實驗結果得知:1.各種品牌綠茶抗氧化能力的大小為:茶裏王(台式)>御茶園>生活>茶裏王(日式)>悅氏>維他露。2.其他茶類抗氧化的能力大小為:綠茶(不發酵茶)>紅茶(全發酵茶)>烏龍茶(半發酵茶)>普洱茶(不發酵茶)。

連續整數的n階完美平分

本研究屬於整數分組的問題,我們所找到的相關文獻有「第49屆全國科展國中組-誰最數配」以及「第44屆全國科展高中組-談整數分組問題」,研究內容都是以次方來分別討論1k,2k,3k …,Nk的分組方式。而我們的研究則是把重心放在如何能找出同時滿足k =1,2,…,n的平分兩組的方式,我們稱為n階完美平分。所謂連續整數的n階完美平分是指『將連續整數分成2組,並且滿足①2組數量相等②2組數字的k次方的總和相等,其中k = 1,2,…,n』。研究過程中,我們透過矩陣來紀錄分組的歷程後完成了底下的結果 1. 找出了連續N個整數的1階完美平分的方法與相關的限制。 2. 找出了連續N個整數的2階完美平分的方法與相關的限制。 3. 找出了連續N個整數的3階完美平分的方法與相關的限制。 4. 找出了連續(2n × k)個整數的n階完美平分;其中n ≧4 ; k ≧ 2。

能源的有效利用

能源費用約佔電爐煉鋼業之加工成本中的三分之一,不但直接影響到煉鋼業之生存與獲利,同時如何有效利用能源應為缺乏能源之台灣更努力的方向。本實驗的目的就在探討有效利用煉鋼作業中排放之熱氣來預熱廢鐵(廢熱回收)之方式及其效果。礙於實際操作之費用過於龐大,且基於冰塊由 0 ℃至沸騰所需之熱量和廢鐵由室溫至熔解所需之熱量幾乎一樣。因此利用冰塊及沸水來模擬電爐之熔煉作業中之廢鐵及鋼水,並藉固定加熱能力之家用電碗模擬電爐。經數次不同之實驗結果,得以比較出最佳的廢鐵預熱方式為連續性的預熱及加料,不但可以節省能源的耗費達 28.4%而且進一步縮短熔煉時間達 28.26%,對降低成本及增加產能均有甚大的助益。

洗淨分析大進化

我們為了研究許多環境因子對洗劑洗淨能力造成的影響,便將變因區分為溫度、水的硬度以及洗衣粉的濃度等等,並控制相機的光圈大小、快門,利用其觀察和記錄實驗過程,最後利用電腦分析所獲得的數據資料,歸納出這些環境因子對洗淨能力所造成的影響,及如何增強洗劑的洗淨能力。

擋得住的魅力—看你往哪逃

所謂的阻隔點是指將圖上的點標記,而該標記可使其他點無法與之連線。我們將研究『在圖A中欲使其子圖B不存在所需的最少阻隔點數。』其中討論的圖A、圖B為完全圖Km、完全二分圖Kmn、圈圖Cm、路徑圖Pm 及其組合。 一、推導出『在圖Km、圖Cm、圖Pm、圖Kmn中使圖Kx、圖Cx、圖Px、圖Kxy 不存在』這十六種組合所需最少阻隔點數的一般式。二、『在圖Km*Pq中使圖Cx不存在』中發現,當x-m>2時,圖Km*Pq中的阻隔點數需逐層討論。當x-m≦2時,圖Km*Pq中最少阻隔點數的擺法為『使每層Km的點數小於x且任相鄰兩不同層Km上的點間最多存在一連通路徑』。 三、『在圖Kmn*Pq中使圖Cx不存在』中發現,欲使阻隔點總數最少,需將阻隔點放在Kmn的短邊且隨著n與x值不同,阻隔點的擺法有其規則。四、『在圖Pm*Pq中使圖Cx不存在』中,x=4時,可以分割方式得到阻隔點的擺法。在x=6時,改以固定q值討論橫線上的連通路徑方式討論阻隔點數。

自製臺灣植物染敏太陽能電池及性質研究

由於染敏太陽能電池製作成本與較早發展的單晶矽太陽電池比較起來低廉許多,且發展潛力頗大,但由於一般學生難以取得其中的關鍵材料(導電玻璃、人工光敏染料)使得此有意義的綠色實驗於中小學的普及度並不高。本實驗的目的便是利用日常生活可隨手取得的資源來自製染敏太陽能電池,一方面透過研究太陽輻射的能量分佈來選取某些高發電效率的顏色染料,另一方面探討染料酸鹼度對其電子傳輸及共價鍵結強度的影響程度,不但希望能提高電池效率,更希冀能普及成中小學實驗而大量製造,在大量及價格低廉的優勢下,再結合美學製作成窗簾等產品,不僅人人皆能為我們日漸暖化的地球盡一份心力,更能美化我們的生活。

過號看診等候問題之研究

我們想要了解過號看診等候的相關問題,在此研究中,我們先利用手繪 圖及電腦驗證找出「分段法則Ⅰ」,進而導出遲到情形與過號需等候人數的函數關係。 利用方格「走最短路徑」的方法,將到診情形轉為方格走最短路徑圖,找出「分段法則Ⅱ」,求遲到者插號位置及新的看診序號,並由等待數列,求過號需等候人數。 在一個獨立插號作業中,要找出到診可能情形方法數,我們將Catalan數列的條件加以變化,在一個 的方格內,向右走 單位長,向上走1單位長, ,證明其一路領先的方法數為 。 最後將取號碼單機器運用在候診上,並利用等候理論(Queueing theory),做不同插號規則的比較。