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高中組

溫排水與海風的偶遇

這一件「溫排水與海風的偶遇」主要是利用火力和核能電廠靠海的特性,借助海邊最常見的風造成的風寒效應(水蒸發帶走熱量),來降低電廠的溫排水,再把柏努利定律運用在渠道的設計上,然後在實驗中探討空氣流速、溫度、表面積、表面材質、壓力...等和蒸發速率的關係以及對於本實驗設計的影響和關係。

三角形和圓內接四邊形的一個性質

從原始的題目「圓內接四邊形的外心會是其內、外平分圓的連心線之中點」出發,我們發現若為雙心四邊形,則其外心也是其內心和外平分圓圓心的中點,且此三點會和雙心四邊形的兩對角線交點共線,而外平分四邊形的兩對角線交點正好是雙心四邊形的內心。無獨有偶,三角形的外心也是其內心和外平分三角形外心的中點,且此三點會和外平分三角形的重心共線。 若考慮內切圓的切點多邊形,我們發現:三角形的外平分三角形和內切圓切點三角形會相似,且其面積是其外平分三角形面積與內切圓切點三角形面積的等比中項。無獨有偶,雙心四邊形外平分四邊形和內切圓切點四邊形亦會相似,且其面積也是其外平分四邊形面積與內切圓切點四邊形面積的等比中項。

我的卡踏會自動鬆脫

在新聞報導中,常常有車友因為卡踏受傷,嚴重者甚至有死亡的事件發生,因此我們構想設計可以自動鬆脫的安全卡踏。在各種卡踏設計中大略分兩種,登山用及公路用,我們先以老舊的登山卡踏為基礎來拆解,了解內部構造後,依照我們的需要來設計及改造卡踏,由於當車手在騎乘過程中,遇到緊急事件時,第一個反應就是按壓煞車,因此設計時我們想以煞車系統來連動卡踏鬆脫,將原本的卡踏中心主軸,設計成具有擠壓功能的軸桿,並以煞車線拉動機構,在按壓煞車時便可牽動此線產生力量,卡踏的挾持設計就會前後分開,卡踏可以自然鬆脫。當煞車解除後,卡踏又重新歸位。我們設計的卡踏除了可以自動脫離外,也可以依原本的操作方式脫卡。經過設計、加工、組裝測試後,這樣的機構是可行的,未來的研究方向是測試對煞車的影響及如何可應用改裝於任何自行車上,以符合實際使用的需要。

鹼性直接甲醇燃料電池及其構造對效率之影響

本文利用簡單的方法製作出鹼性直接甲醇燃料電池,陽極觸媒電極組件係利用電鍍法製成,陰極空氣電極組件使用催化劑MnO2粉末、碳黑粉末與PTFE粉末混合而製成,半透膜部分則使用PVA。 本文還探討了電池元件組合方式與電池效率之間的關係,由實驗結果可以發現,當電池內部含有半透膜時,電池內電阻會增加,但是也會有效提升電池輸出電壓。此外,電池陰極空氣電極的碳黑含量也會直接影響電池的效率。 本文中所製作出的燃料電池,效果最好者,功率可達588.49mW/g,電壓值可達0.63V。而相較於直接甲醇燃料電池陰陽兩極皆須使用鉑黑作為催化劑,我們所製作出的鹼性直接甲醇燃料電池只有陽極觸媒需要使用昂貴的鉑黑。

利用電腦研究化學實驗

(ㄧ)電腦的特色之一是有很強的計算能力,運用於處理化學計量問題可節省不少人工計算時間。 (二)真正的擴散實驗常因氣體本身不易察覺,使實驗結果不令人滿意,若運用電腦的繪圖功能來模擬氣體分子擴散實驗,更容易觀察氣體分子擴散的過程及結果,以增加學習的效果。 (三)由電腦的繪圖功能來模擬滴定及電解,為了使畫面生動,活潑並可以減少實際實驗的操作時間,可提供作為預備實驗或沒有時間做實驗的同學作參考。 (四)金屬晶體堆集晶形多是立體結構,固大多數學習者在學習此一部份時,常因空間觀念不清或想像力不豐富而倍感困擾,尤其計算單位晶格時,更是頭痛!有鑑於此,吾人利用電腦動畫,將各種堆集晶形加以旋轉,使平面上的圖形,躍然動於螢光幕上,尤其切割晶格及計算過程,更使人一目了然。相信學習者看過之後,必能消除困擾而有所領悟。

台灣冷泉的實驗室模擬

除了義大利外,台灣地區得天獨厚擁有冷泉,近年來,蘇澳冷泉更成為一個名聞遐\r 邇的旅遊勝地,蘇澳冷泉的泉水純淨,湧出量大,既可飲用、沐浴也可供其他用途,對\r 於這神奇的泉水究竟是如何產生的,筆者感到非常的好奇,於是設計了一些實驗,期望\r 能更加瞭解它的成分組成及形成原理,進而揭開她神秘的面紗。

MyGod!水也有吸星大法!?

置蛋於杯中,水龍頭下沖,流速過啟動,蛋向水面衝「將蛋放入一盛滿水的杯子,並拿到水龍頭下沖,當水開得夠大時,蛋會上浮出水面,就像被水柱吸起來似的……」我們由「物理馬戲團 1」書中得知此現象後,深感興趣,將其命名曰「水的吸星大法」,並就啟動流速之變因,運動過程之力的消長,及產生此運動之原因做深入研究及探討;欲知詳情如何,請待下文分解……。

永不妥協.

本文是籍由一套數學遊戲來找出它的必勝方法,並且依其設定的遊戲規則來找出它背後的數學原理,作為我們在本文的主要目標。 遊戲名稱:永不妥協(因為此遊戲永遠沒有和棋的結果) 玩法:兩位玩家利用兩種顏色的棋子,在三角形棋盤上下棋,只要能先在棋盤上產生一條同色棋子的連通線,且該連通線可同時連接上三角形最外的3個周界(紅色部分)者,即獲勝。 道具: 黑白棋子○,●若干 下圖的棋盤一紙。 在本文中我們利用了德國數學家E.Sperner提出的理論方法,及高一所學的歸納法、反證法… 等數學證明方法,解決潘建強、邵慰慈兩位教授留下來沒有證完的遊戲結果[1],並將此遊戲依它的特性命名為『永不妥協』。

校園水池藻種與水質相關性之研究

去年造成台北最大災害的颱風-納莉颱風,使校園造成不小的損失,當然也對校園荷花池帶來不小的衝擊。我們利用風災之前對校園荷花池所累積的藻類數據為依據,再與風災過後之實驗數據加以比較,觀察經過風災後的池水,其中藻種之變遷、消長情形,並與新教材的高一基礎生物課本相關內容對照;運用生物方法-指標藻類-分析水池從以前到現在的水質變遷過程。由結果得知,風災後近荷採樣點(SN)、遠荷採樣點(SF)和風災前底泥之數據比較,確實有藻種之變遷。在這個實驗中,我們利用了矽藻的特性來鑑定出水質的好壞;也從中了解到,事實上,課本中所敘述的「在水質良好的湖泊,以矽藻為主」雖然是大致上的歸類,但似乎還是有些爭議,我們認為--不論是矽藻、綠藻或是其他藻類,都有在各種水質環境下適合的優勢藻種與數量。而且本校荷花池從以前到現在之腐水度是有惡化之趨勢--由貧腐轉為中腐,只是因為淹水之原故才會使得腐水度又下降,但是下降後往往又會回升。另外,在我們觀察各種藻類之際,也同時累積校園荷花池藻類之照片以製成圖鑑,期望對校內之「物種多樣性」紀錄盡一分心力。

溫暖化的地球

隨著工業革命的進步,經濟亦逐漸地放快腳步而發展,但在這其中對生態的破壞也是令人覺得不可思議。近年來「溫室效應」所帶來的嚴重破壞更是引起各界的注意。在台灣這塊小小的土地上,我們所能發現的災害並不十分明顯,由此我們不禁納悶,溫室效應中,那些我們看不見、摸不著的氣體真會有如此大的影響嗎?於是引起了我們對這個問題的興趣。