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高中組

綠色魔手在擴張─金門地區淡水水域優養化的探討

金門地區自開放觀光已來,湖泊水域受到了很重的汙染,由於金門地區並無大型工業,故污染最重者即是湖伯的優養化,因此,我們針對金門地區較大的淡水域,做優養化程度的調查,並希望因此能引起一些污染問題的重視。

增感在天文上之效用

天文攝影向來是忠實的天文記錄者,它不但記錄了近數年來天文景象,近年來人類更經由它發現前所未知的宇宙奧秘,今日眾多經由大文攝影而發現新星體的事例即可證明天文攝影對大文學的貢獻實不可磨滅。 但是自從電波望遠鏡採用及 H . S . T 進人地球軌道後,天文攝影慢慢地轉變為有錢人家比較儀器優劣的話題,如何使業餘級的設備發揮最大功能,達到每個觀測者皆可成為天文記錄者?這正是我所探討的主題。

向左飄,向右飄

物體在靜止流體中的運動看似雜亂無章,但其中應該存在著某些規律,於是我們選擇中心有孔的鐵片(以下簡稱鐵片)為研究的主體,改變鐵片的內徑,在水中以不同初始角度釋放(以下簡稱初始角度),觀察分析出不同情況下鐵片在水中的運動情形,發現鐵片與水平面之夾角為一反阻尼角簡諧振盪運動,且鐵片在z軸的運動、距z軸之距、整段下降時間、在水平面上的來回運動……等都存在著許多關係。最後再利用自製風洞實驗驗證關於流線的推論。

凡走過必留下軌跡

平面上有一線段AB 與圓錐曲線Γ,令P 為Γ 上的動點,本研究探討當P 點沿著Γ 移動時,DABP 的外心、重心、垂心、內心、傍心及費馬點的軌跡,我們發現重心軌跡具有複製性─重心的生成曲線是原軌跡的縮影;外心軌跡多為射線、線段或者是直線,也有可能退化成點;特別是A,B 為橢圓焦點時,其垂心軌跡方程式是y 為二次,x 為四次的曲線,在特別情況下會退化成橢圓或圓;內心軌跡為橢圓;傍心軌跡為橢圓及兩條切於橢圓長軸端點的直線;當A,B 為雙曲線焦點時,其內心軌跡為切於雙曲線頂點的切線線段,其長度等於共軛軸長;傍心軌跡為兩條雙曲線及四條射線。費馬點的軌跡均為兩上下對稱的圓弧。我們試圖將條件推廣成一個定點及兩動點的情況,發現圓上雙動點的重心軌跡為玫瑰線,當兩動點以速率比為1:k 時( k IZ )運動,順向時會產生向內的環,反向時則產生向外的環且會產生k -1 個環。此外,我們將生成軌跡疊代時,發現:無限多次後,重心會收斂於一點;垂心則有對偶性。

紅燈行,綠燈停-三尾扁蟲光行為與共生藻的互利共生

本研究水族缸裡的三尾扁蟲(Convolutriloba)經外型描述、無性生殖等證據,證明本種是台灣地區的新紀錄屬或是新種。由於至今尚無報告指出野生棲地,而本研究首次探討其自然環境,並自墾丁外海發現野生三尾扁蟲多棲息於礁石洞口。Shannon, et al, 2009指出三尾扁蟲具有光避性與光聚性,但未探討其原因,我們設計模擬棲地使其在黑暗與光照交替的環境下生存,確認扁蟲的自然分布乃是光避性(photophobia)與光聚性(photoaccumulation)彼此調節的結果。比較扁蟲以及其體內共生藻(Zoochlorellae)在不同色光下的生理現象後,發現共生藻紅光下光反應效率高,而在其他色光下光反應效率低,此項發現說明了扁蟲在紅光下不具光避性,而在其他色光下扁蟲有明顯光避性的原因。此結論也同時說明了扁蟲野生棲息地位於礁石洞口的原因。

為什麼要「摺」飛機

研究機翼呈平板狀態的飛機,發現重心位置的選取,會造成空氣阻力對飛機重心力矩量值改變。若固定飛行速度、發射仰角、飛機質量與形狀,則力矩的大小將左右飛行的狀態。經過實驗試飛可知,改變飛機重心位置會造成飛行軌跡呈現穩定與不穩定兩種情況,探究其原因發現與力矩有關。藉由風洞實驗實際量測空氣阻力對於飛機重心所造成的力矩大小,發現空氣阻力對重心所施力矩最小的時候,具有兩大特性:1.此時恰好為飛行軌跡穩定與不穩定的臨界點2.此時的飛行距離最大。這兩件結果可以利用空氣阻力對於重心之力矩大小與方向加以解釋。最後探討機翼形狀改變對飛行的影響,發現在相同質量、發射仰角、發射速度下,矩形機翼飛行距離較三角形機翼遠,此一現象可以比較兩者在不同仰角下的力矩值去解釋。

處理故障的收穫

大家都知道一個分式型式的三角恒等式,當分母的值為零或式中的三角函數無意義時就像一部機器發生故障一樣不能用了。我們仔細研究這些故障情形卻得到一些意外的收穫。

毒衣無惡!?—衣物中含微量甲醛的檢測

經濟部標準檢驗局公告 75ppm 以上的游離甲醛對人體的鼻黏膜、內臟器官、神經系統均有刺激作用;而國際研究癌症組織也已經證實,高濃度的甲醛對於受測試實驗的動物會引起鼻癌。因此,?了瞭解並分析市面上所販賣衣物甲醛的含量,在查閱相關文獻資料後,發現幾種可將高中化學教材內容所提及的課程,應用在檢測甲醛的方法上。一種是利用 Tollen’s Reagent 與醛類作用,可得羧酸及金屬銀之沉澱,再藉由銀的生成量推測甲醛的含量,簡稱 Silver Mirror Reaction。另一種是利用亞硫酸鈉與甲醛反應生成氫氧化鈉,再利用鹽酸進行滴定以計算甲醛的含量,簡稱亞硫酸鈉法。最後找出使甲醛被分離出的最佳反應條件,並研究甲醛定量滴定時,最能精確滴定甲醛含量的滴定方法,以及探討各種反應條件對檢測甲醛時可能造成的影響。

水問

一、藉各種因素來調整水流穩定度,諸如:水量大小、水的流速、加上密緻度不同的濾網……等,並探討各種因素與其的正向關係,以達到控制穩流的效果,採用水流斷點長度作為穩定與否的依據,且深究因素對穩流作用的原因二、主要探討不同濾網孔徑與密度對穩定水流的影響。

江山鈦有人才出—以氮化鈦製備光觸媒

本實驗以氮化鈦為基材,利用「水熱-化學電池法」製備網狀光觸媒薄膜,相較於傳統水熱法需高溫高壓環境,此方法可在低溫常壓下製備薄膜。XRD結果顯示,試片表面的氧化鈦膜應是以非晶形的鈦氧化物為主,僅部分試片會生成稀少的TiO2銳鈦礦相及金紅石相。以FE-SEM分析試片表面結構,發現生成的氧化鈦膜為網狀結構,其膜厚隨反應濃度增大或反應時間加長而增大,但膜厚有其極限,若反應時間過長,原本生成的膜會被溶液腐蝕。經過檢測,我們的試片有極佳的光觸媒性質:在分解亞甲基藍染劑的實驗,照射紫外光一小時後,亞甲基藍分解率可達30%,與文獻中結晶良好的銳鈦礦相二氧化鈦效果相近;在紫外光照射下測量其水接觸角,在30分鐘內可達10°以下,具超親水性。