高中組

奈米時代中半導體?業的關鍵薄膜技術是國家經濟命脈之一大要素，本研究希望藉由觀察烷類薄膜在水上的整個動態過程入手，深究其力學原理，亦即烷類液滴在水面上擴散時，薄膜的受力情形及前緣運動狀態並加以推廣，探討不同液量及混合溶液時，對擴散運動之影響；進而分析水道及廣域水面之間之差異，而能推廣瞭解薄膜動態分佈之物理機制。研究發現：造成薄膜擴張的因素，是烷類對水的附著力以及烷類本身重力與水之表面張力所造成的壓力差，會使薄膜向外擠壓擴張。又因?薄膜厚度的改變，使薄膜表層與水面之間的夾角變小，進而能增大薄膜前緣的內聚力的合力，以平衡水分子對其之附著力；也因?夾角的不同，所受到來自水的附著力之方向就不一樣，因此使得加速度值?生變化。本實驗使用之烷類－－正己烷及正庚烷，滴在水面後的瞬間就立刻向外擴張，原有類似汽油的色澤亮帶隨即消失，依據薄膜干涉原理－－得知薄膜在短時間（0.5~1.5 秒）內，其厚度降至 20000 nm 以下，但正辛烷因無擴張，其厚度太厚無色階之出現。未來將更進一步探討不同粉末、水溫、氣溫及水道材質對擴散的影響。應用於工業上，能使薄膜覆蓋之技術更臻精確完美。于日常中，亦可用於汽油品質之檢定。

目前要測量氣壓大多使用氣壓感測器，雖然便宜而方便，但其本身的體積也會影響空氣的流動，尤其是需要測量微小變化時更明顯。如果我們能使用光線來測量，就能解決這種問題。空氣本身就充滿灰塵，如果以強光照射，就會產生散射光。而這些灰塵本身也會移動，當移動速度變快時，整體的散射頻率也將會加快。比較這散射頻率，就可以得到空氣流速，進而得知氣壓。

本研究的目的是簡化青海菜細胞團形成條件。取細胞團再生發育的葉狀體，再次進行原生質體酶解，獲得二次原生質體，再誘發形成細胞團，利用此細胞團具有生生不息的增殖能力，做為藻類種苗來源之用。本試驗以酶解液-1，分離出青海菜(Monostroma nitidium)原生質體之產量最高，觀察其再生形態，藉此找尋合適之發育路徑，研究青海菜人工“種子化”之可行性。實驗結果確立三種原生質體再生路徑，其中厚壁囊孢型佔53.7 %為最高，其次為細胞團型29.6%，原始型佔16.7%最低；原始型培育30天後可長成0.5mm之葉狀體；由青海菜二次原生質體發育而來的細胞團，有90±6%發育為葉狀體，可當作青海菜大量培養之種苗。應用細胞團型的原生質體將是一套簡單、便利且可大量獲得青海菜種苗之生產流程。

我們利用影響水中溶氧量的主要原因有：溫度、壓力及液體的亂度。因而自製一台增加壓力、減少水亂度的『高溶氧機』。高溶氧機的製造方式，是利用抽水馬達在抽水的過程中，我們在馬達前方的水管上加裝了一支氣體流量計，利用氣體流量計的進氣口吸入少量氣體經壓力瓶的加壓及減壓閥的釋壓使氣體擴散之後，即可得直徑小於0.5 mm之細微氣泡，其氣泡相當細膩的在水中均勻擴散後使得水變成牛奶般的雪白。而加裝氣體流量計的用意除此之外，還可調整進入的氣體量，以達到最高的溶氧效果。此高溶氧機由於摒棄傳統以空壓機打入空氣之方法，不但減少設備的佔地面積，在管理及維護上也相當的方便，且其所產生出來的微小氣泡更能均勻的分布在水中，也就因為它的氣泡非常的微小且均勻，因此使得它在水中的停滯時間長達十多分鐘以上。總而言之，高溶氧機的優點有：一、省電省金錢：傳統打水車三分地需就用到四台打水車，而高溶氧機只要一台就搞定它。二、水中溶氧大大提高：養殖池溶氧量增加一倍，與打水車相較溶氧量增加約 100%~200%。三、節省能源：超級微小氣泡，在池底多停留 20min，可增長溶氧時間，節省大量電費。四、安全可靠：以水的流速吸入空氣，所以壓力不會超過最大出水壓力，沒有爆裂的危險。五、增加漁獲量：適合魚蝦養殖的底棲息性，避免害菌滋生、活化水資源、減少魚蝦得病率、大大降低魚蝦之死亡率，因而提高漁民的漁獲量。

太白粉溶液這類的黏稠液體受到外來驅動而產生溶液表面波或整體震盪；其圖形看似紊亂，但實際上是亂中有序的！我們使用訊號產生器連接喇叭並將溶液倒入固定於喇叭上的燒杯，利用攝影機拍攝溶液波動圖形，並使用Windows movie Maker來分析影片。探討不同初始條件下(Ex：濃度、深度)改變訊號源(驅動源)之頻率，發現相同濃度下波動種類隨溶液深度上升而增加也越複雜，但相同深度不同濃度下，則無太大關聯，於濃度Ⅲ 有較多波動現象。發現溶液具有分層的現象；發現溶液擁有記憶效應。當f=5~15時，一定頻率下的電壓值會愈來愈低；但當ｆ＞15時，一定頻率下的電壓值會增加。

對機械設計、感覺有趣，激起實驗念頭。

本研究主要分為兩大部分，原理主要是依照化學課本第六章「電池、電解、電鍍」。其一為拆解廢棄乾電池，取出其中的鋅殼、二氧化錳及碳粉等成分，分別製備出氫氣及氧氣。同時將中心碳棒研磨成細粉使用於燃料電池的電極製作上，再自行製作、組裝燃料電池，在陰陽兩極分別通入從廢棄乾電池而來的氧氣與氫氣，配合三用電表量測其電壓及電流，並觀察過程中各種參數對實驗結果的影響。研究發現鹽酸的濃度對氫氣的產生速率會造成影響，而二氧化錳也確實具有催化功能，可加速雙氧水分解使產生氧氣。若燃料電池的陰極通入氧氣，則電池電壓會比陰極通入空氣時為大，電流方面的數據顯示也是如此。

漩渦是一種獨特的物理現象，然而對漩渦的許多特性如切線速度及向心加速度甚至是拉力等特性都不易使用簡單的實驗方法觀察測量，因此，本研究採用自行設計的實驗方法，藉由觀測有漩渦的水體中平行波波紋變化，以推得在不同距離中，漩渦對附近水體產生的切線速度、向心加速度等影響，進而推知真實情況下，物體進入漩渦時產生的反應。

“Spontaneous Growth of One-Dimensional Nanostructures from Films in Ambient Atmosphere at Room Temperature: ZnO and TiO2”（ Shou-Yi Chang等人）在2011年發表的文獻中，提出一種新的生長奈米結構的方法－BHR（bond breaking－hydrolysis－reconstruction）機制，結合了應力和水氣可讓金屬氧化物自發性成長並長出一維奈米結構的氧化物。石膏晶體在自然界中生成的條件與水有關係，藉由進行硫酸鈣水化實驗驗證此現象，以濕度和放置時間作為控制變因，觀察到生成晶體的長度與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所得的晶體尺寸越大且晶體形狀越明顯。透過BHR作用在花崗岩表面，發現表面生成的晶體尺寸與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所生成的晶體尺寸越大，認為自然界中的矽酸鹽礦物有可能透過BHR作用進行生長，印證地球科學對紫水晶形成的理論不一定正確。

光射向光滑平面會遵從反射定律，入射角等於反射角。在數學課中我們學到，圓錐曲線具有光學性質---將光從圓錐曲線的任一焦點射出，至曲線上反射，反射線或其延長線必通過另一個焦點。根據高一建立起來的邏輯觀念，我們不禁好奇，這個命題是否滿足充要條件？除了圓錐曲線外，平面上還有其他曲線具有「光學性質」嗎？推廣至空間中，具有光學性質的曲面又有哪些？再推廣至 N 維空間中，又有怎樣的結果？本文將利用極座標、球面座標及簡單的微分討論以上的疑問，發現結論非常符合我們的預期---平面上具有「光學性質」的曲線為圓錐曲線（含圓及直線），而空間中具有「光學性質」的曲面則為旋轉圓錐曲面（含平面、球面），而這個結論在 N 維空間中亦成立。