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高中組

這不是「拉午耳」的錯

本研究是利用塑膠杯子為主體,中間利用鋁箔當介面,組裝一個簡易且可靠的測定溶液蒸氣壓並探討拉午耳定律偏差的裝置。我們測量了水、乙醇、氯仿、丙酮、苯、甲苯等六種純液體的蒸氣壓,並測量了(水+乙醇)、(氯仿+丙酮)、(苯+甲苯)等兩成份系溶液的混合蒸氣壓。結果發現(水+乙醇)的混合蒸氣壓以及(氯仿+丙酮)的混合蒸氣壓都比理論值低了一些,此稱為負偏差溶液;(苯+甲苯)的混合蒸氣壓與理論值差不多,較接近理想溶液。最後,我們還測量不同溫度下的蒸氣壓,並利用clausius-clapeyron equation求出 H? ;同時透過實驗,證實了拉午耳定律。

棋盤上的馬步

馬步的走法有八種,下面我們討論以馬步不重複地一次走完整個棋盤的可行性,已證明出的結果如下:一、在n×m 的矩陣中,除3×3,3×5,3×6 和4×4 為無解外,其餘的我們已證出均至少有一解。二、在n、m均大於4 且n×m 為偶數時,可以以任一格為起點。三、在n、m均大於4 且n×m 為奇數時,可以以套色後格數多一格的顏色格子為起點。四、對於無解的矩陣,我們改以虧格的形式討論,也找出虧格在適當位置時可有解的情形。五、有虧格的大矩陣,在總格子數為偶數時,可以以任一格為起點;總格子數為奇數時,可以任一套色後格數多一格的顏色格子為起點。

神奇推銷員

(一)問題:推銷員要將每戶人家都訪問到,但為了節省時間及精力,每戶人家必不重複走到!是否每次出門訪問時,都可找到一條「推銷員路線」?對於不同點數、不同線路連節方式的圖形,要如何輕易地分辨是否有推銷員路線?(二)解決過程:以 0、1 為字元,由數個 0、1 組成字串,將圖形中每個點用字串表示,例如: 以二字元表示四個點 00、01、11、10若路線為 00 01 11 10,則可用「記憶輪」0011 表示,記憶輪中尾數後一字元「0」與首數前一字元「0」是可連接起來的,此路線即為推銷員路線。當然圖形中的點要用字串標示,需要多次嘗試!而四個點以上就必需要用三字原來表示?例如:七個點 001、011、111、110、101、010、100若路線為 001 011 111 110 101 010 100,且首尾可接的起來,則可用「記憶輪」0011101 表示,記憶輪中尾數後兩字元「00」與首數前兩字元「00」是可連接起來的,此路線即為推銷員路線。經過多次嘗試、推論並驗證後得到:圖形若有推銷員路線,其路線必可用記憶輪來表示(三)結果:1. 我們利用簡化圖形來標點,並利用記憶輪,可使得在較難看出是否有推銷員路線的圖形中,較快找到通路、來判斷其是否有通路。2.雖然過程中有一些簡單圖形很容易就可以看出是否有推銷員路線,但利用記憶輪的方式來討論,可以幫助我們在面對更複雜的圖形時,能夠將其推廣進而解決問題。3.有時找到的通路雖然無法表示成記憶輪,但它確實是條推銷員路線,亦符合當初我們的目的。對推銷員而言,如此則可判別圖形是否有推銷員路線,若有,則路線為何。

酸鹼反應誘發之中空微球釋放一氧化氮用於克服細菌抗藥性問題之研究

 抗藥性細菌的感染是日漸普遍的問題,常造成臨床上治療的困難。一氧化氮帶有不配對的電子,為具有高氧化活性的分子。本實驗希望直接藉由一氧化氮的氧化力殺死細菌,克服細菌抗藥性問題。人體組織受到細菌感染後,發炎組織環境呈現弱酸性。藉由此項特性,我們設計一能區分發炎與健康組織的酸鹼反應中空微球系統,以有效治療抗藥性細菌感染的問題。我們利用微流道系統製備以PLGA為球殼的中空微球結構;中空微球內部裝載DETA NONOate。經實驗發現,此一載體系統處於發炎酸性環境下,DETA NONOate會與氫離子反應產生一氧化氮撐破球殼並釋出,有效殺死抗藥性細菌;而在健康中性環境下,一氧化氮無法有效釋出,因此可以減低一氧化氮對健康組織的傷害及克服抗藥性問題。

千刀萬剮

常常在數學競賽中,會看到這種題目:「n 條直線最多可將一個平面切成幾個部分?」一般的人遇到這種類型的題目常要思考一下子,才能想出它的規律,所以我們針對這個主題做研究。

平衡因素之模擬與平衡定律式

於高中化學討綸液體蒸氣壓時,分子離開液面的速率,等於返回液面的速率時,是一種平衡狀態,化學反應的平衡,也是一種平衡伏態,但其平衡因素之決定及平衡定律式之關係,由課本所述的模型,我們無法十分真確的了解,環境、溫度、分子本身所擭致的動能,及低位能所具抽象平衡的觀念,如何會是決定平衡的因素。因此我們想設計一們其體而微,能模擬有關決定平衡因素的實驗,並做平衡定律式與濃度、分子間能量、溫度關係之研究探討。

蚊所遁形—白殭菌對地下家蚊致病力探討

為了解蟲生真菌對地下家蚊之感染情形,我們探討的變因分別為溫度、蟲齡及白殭菌孢子懸浮液之濃度。溫度方面,根據台灣中央氣象局二00三年至二00七年五年來的平均資料,以台灣之最冷月均溫及最暖月均溫為上下限,訂出三個溫度;蟲齡方面,分別取孑孓及成蟲之二齡齡期;菌液濃度方面,分別訂取孑孓及成蟲感染之有效感染濃度。實驗分別為地下家蚊及白殭菌之生活史觀察與其在各種變因下白殭菌感染地下家蚊之情形及累積死亡率。 研究結果顯示,地下家蚊完成生活史約需18天,且在一定範圍內,溫度越低生長情形越好。由實驗得知,白殭菌在一定濃度下可對地下家蚊成蟲與幼蟲造成致病力,而於低溫下感染對成蟲與孑孓的致死率提升較多,感染效果較佳;且致死率與濃度成正相關;齡期方面,因成蟲及幼蟲生活史長短不同,將之分開探討發現在成蟲及幼蟲時期感染效果皆佳。整體而言,我們建議在冬季時用高濃度白殭菌同時感染成蟲及幼蟲,可有效防治地下家蚊。

動態規劃的推廣

我對動態規畫( Dynamic Programming )的認識起於奧林匹亞研習營,有一次的專題便是動態規畫,其主要的內容是說在解決某些問題時,要求的答案其值決定於前面的值,而「前面」的值又決定於更前面的值。於是須要從前面一步一步的求值。 \r 舉一個簡單的例:費氏數列在數學上定義成 \r f(0)=1 \r f(1)=1 \r f(x)=f(x-1)+f(x-2) \r 如果需要寫一個程式來計算的話,直覺的方法便是依照原本的定義,用遞迴來解決: \r int=f(intx) \r { \r if(x \r returen f(x-1)+f(x-2); \r } \r \r 若要計算 f ( 5 )的話,其過程可由右圖來表示。 f ( 5 )的值取決於 ft4 )及 f ( a ) , f ( 4 ) 的值取決於 f ( 3 )及 f ( 2 ) ,這裡我們可以發現到, f ( a )在 f ( s )及 f ( 4 )中分別計算了一次,這便是浪費。再看得更詳細一點, f ( l )計算了 5 次, f ( 0 )計算了 3 次,如此算下來,其增長的速度是很可怕的。 \r 事實上,既然 f ( x )的值取決於 f ( x 一 1 ) , f ( x 一 2 )而 f ( x 一 l )的值又取決於 f ( x 一 2 ) , f ( x 一 3 ) , 那麼,我們便可由 fto )、 f ( 1 )、 f ( 2 )、 f ( 3 )二算到 f ( x ) ,這樣的話,所花的時問就變成線性的了。 \r 這時候,程式中可放置一陣列,以儲存所得到的經驗,例如: \r int f(x) \r { \r int dp[max-x]; \r int, I; \r dp[ 0]=1; \r dp[ 1]=1; \r for(i=2; i \r { \r dp[ i]=dp[ i-1]+dp[i-2];//不必再遞迴了 \r } \r retum dp[x]; \r } \r 此外,動態規畫還有很多極為有趣的應用,因而,我展開了我的研究。

“鐵定有效”—奈米零價鐵還原六價鉻

台灣重工業發展帶給人們經濟奇蹟,但同時也對環境帶來了莫大的汙染。比如西元1950年在日本發生鎘中毒的痛痛病;1959年的汞中毒引發水俁病等等…。如何去除水中金屬離子,一直是國人關心的議題。 本研究主要利用高中所學之氧化還原及奈米材料等概念,探討零價奈米鐵(Fe0)還原六價鉻(Cr6+)之還原反應現象及除汙能力。並進一步比較有機型分散劑(澱粉)以及無機型分散劑(奈米黏土 Laponite)對奈米鐵之穩定度。發現在比例nanoFe/Cr6+:11.75(w/w)的情況下,空白組(未加入分散劑)之殘留率高達34.51%,我們所製作之複合材料(以pH=6.64之laponite(aq) 0.25wt%為分散液)仍然具有除汙能力(殘留率

截斷鐵三角-平行與垂直的作圖異想

本研究有兩個研究問題,一是『三平行截線共點問題』,即考慮三角形兩邊上各找一點後連線並平行第三邊且此三線共點的特殊情況、二是『三邊垂線共點問題』,即研究三條垂直三邊的直線且交於一點的特殊情況。每個研究問題均包括探討三線共點的條件,並且在特殊作圖規則下,討論具有等量性質的定點以及特殊定點的應用。平行截線共點問題之研究結果提供重心、內心、傍心及垂心作圖的新方法,亦將內心的概念推廣至擬似內心,並推廣中線及半周長連線的概念。在垂直線共點問題研究中,本研究彙整外心、內心、擬似耐吉爾點及三等分周長點的共點關係,並深入探討截線段長度的各種關係。