全國中小學科展

高中組

硝魂使者-NO2性質探討與偵測

本實驗中我們找到NO2(g)的偵測劑:Griess reagent。其吸附NO2(g)會產生偶氮化合物而呈玫瑰紅色。並且發現NO2(g)在不同濃度下具有不同的反應選擇性,但NaNO2(aq)並無此現象。即過量NO2(g)可以根據其反應條件,調節其所產生的反應。 因為Griess reagent可以檢測亞硝酸鹽含量,而食品中常添加硝酸鹽用以增色、防腐與抑制細菌生長,所以我們取各式樣本推算其硝酸鹽含量。發現各樣品中自然存在的亞硝酸鹽很少,大都以硝酸鹽形式存在。 我們也發現蔬菜樣品放置越久,其所含的硝酸鹽會快速增加,推測可能是由於細菌產生硝化作用所致,只要隔絕細菌的作用,就可避免硝酸鹽的大量產生。 為了方便偵測、保存和攜帶,我們將Griess reagent製作成各式偵測劑,可以更簡易的偵測氣態的NO2與水中的亞硝酸鹽。

探討不同油脂對蛋黃酥點心品質的影響

本研究旨在探討不同油脂對蛋黃酥點心品質的影響,以實驗法及品評問卷調查法進行研究,將配方中改變「油皮」與「油酥」的油脂種類作為實驗,觀察其產品層次的差異及製程中的問題,並採用便利抽樣法,以餐飲管理管科二、三年級學生和教職員為研究對象進行品評問卷調查,取得有效問卷84份,實作結果發現固體油層次較明顯,而橄欖油和椰子油層次比較不明顯,品評調查結果也顯示酥油不管在味道、鬆酥、香味和層次都是最受歡迎的產品,教職員喜歡酥油與椰子油製作的蛋黃酥,學生最喜歡酥油製作的蛋黃酥;25歲以下與50歲以上族群喜歡酥油製作的蛋黃酥,25~50歲族群較喜歡香氣重的蛋黃酥如酥油、乳瑪琳與椰子油,其研究結果將提供給烘焙業者及後續研究者作參考。

摺出排列的奧妙-摺紙的規則與探討

紙條是一個日常生活都會隨處可得的東西,在這裡我們討論他們的性質,一方面是想要看看一個直線組成的圖形是否有任何的組合關係,當我們把一些數字化的資料整理過了以後,這個題目也已經有些成果了。

Pride of 3D:Renaissance on Scratches-觀察並探討以塑膠片上之弧形刮痕建構3D全像圖之可行性

本文主要在探討以刮痕組合而成的鏡面全像圖之運作機制以及其背後的物理意義,並且嘗試建立一理論數學模型以分析預測此立體影像。另外並探討實驗中的多種變因──入射光、反射光與平面的各種夾角,距離,及半徑──之間的關係。待做完不少的實驗之後,我們發現實驗結果竟與我們的理論模型相當的吻合,此外也說明了立體圖形成像之位置。除了以上討論的理論與實驗之契合,本文亦指出了此理論之適用範圍及限制。

miRNAs在光形態發生中的影響

當幼苗從土壤萌發接觸到陽光時,會產生生理上的變化以適應環境,稱為光形態發生。microRNA是一種轉錄後調控因子,可以幫助植物適應環境的快速變化。因此我們推測microRNA在植物的光形態發生中可能扮演一個很重要的角色。在實驗中,我們選擇阿拉伯芥 (Arabidopsis thaliana) 作為測試對象。為了驗證我們的假說,我們從實驗室先前的次世代定序結果,選出可能的候選miRNA-target pairs,再透過北方墨點法 (Northern blot) 和即時聚合酶連鎖反應 (Real-Time PCR) ,確認microRNA和其目標message RNA在植物光照後的實際表現量。最後我們選擇miR396s和miR858s,因為其表現量在北方墨點法的結果中是受光調控的,而且從即時聚合酶連鎖反應的數據,我們可以看到miRNA和其目標基因 (mRNA) 的量有明顯的負相關。接著,我們藉由突變株的觀察,了解目標基因 (mRNA) 的缺失對植物生長的影響。為了進行光形態發生的表徵觀察,我們篩選出含有同型T-DNA插入子的植株。目前,阿拉伯芥幼苗在缺少MYB6和GRF7時,對於光的刺激較敏感,像是花青素及葉綠素的量較多、具有較大的子葉。由於我們無法取得miR858的突變株,而且在同一microRNA家族內會有functional redundancy的現象,使我們挑選的microRNA的功能被削弱。因此,我們將target mimicry 的construct引入。此外,我們也正在篩選MIR396B和MIR858A的過度表現株。我們會利用這些突變種進行光形態發生的表徵觀察。透過研究與觀察光形態發生的表徵,我們可以找出miRNA-target pairs在光形態發生中的調節功能。

上帝劃下的曲線-以流場分析新月丘理論

本研究用自製簡易風洞製造穩定氣流,探討不同風速下沙丘速度及成因,研究得知沙子種類及性質皆會影響沙丘的形成,但特定風向皆能形成新月丘,所以利用保麗龍球來取代沙子,用顯著之運動探討在不同條件下沙丘成因。實驗中設計單峰型態(不同高度) 在不同風速的比較,並探討雙峰間風速不同所對應關係。發現單峰實驗風速與移動速度為正成長,而單峰起始高度則與移動速度為負成長;雙峰沙丘因前峰所受風力較強,因此速度也越快,結果就能與後峰互相結合。本次實驗証實移動速度受幾個因素影響:1.風力,2.地形。望能建立特定氣流沙塵移動方程,並完善參數,若配合大氣模組參數建立風沙預測系統,可減緩沙漠化,並建立沙塵暴預警措施。

CC相關─以簡易製作比色計測量維生素C濃度

水果中的維生素C含量可利用分光光度計測得,但其操作流程複雜且機體昂貴,本實驗試以簡易製作的比色計測試水果維生素C濃度,既方便便宜可信度亦高。測試原理是利用DCPIP被維生素C還原,可由藍色趨於無色,此特性藉由比色計偵測透光度的變化 而轉換成維生素C水溶液濃度。經過排除溫度、酸鹼值及水果色素本身對透光度的影響,求出已知濃度維生素C溶液與透光度標準曲線、便可以以簡易的步驟推算水果的維生素C含量。

如何最快?

從一開始過橋最短時間的單一討論,進而分析其它日常生活事例的本身限制,尋求其最佳化的結果。舉凡:滑草(坡度)、健行(秒數漸增),甚至有些個別想法的有趣實驗(趟數),都設法去歸納出一定的規則。

以模型實驗模擬血管繞道手術後之流場變化

近年來,心血管疾病一直高居台灣十大死因的前三位。當病患的動脈有顯著的狹窄,繞道移植手術是一種解決方式。一般而言,醫生做完繞道手術後,並不處理原已嚴重狹窄的血管。但手術時若將原狹窄的血管綁住,會不會更佳?實驗是利用透明軟管建立模型,並以質點軌跡流場觀察法追蹤管內的情況。我們以水代替血液,橡皮筋顆粒作為追蹤質點,經攝影機紀錄質點流動的情形後,利用Tracker 影像追蹤軟體換算成粒子流速,再以Tecplot軟體計算管內的剪應力分佈。實驗結果顯示,繞道手術後若將原嚴重狹窄的血管綁住,使之完全阻塞,則繞道血管的血液流量、流速將明顯增加,而繞道管內的剪應力也相對較高,因此應可減低繞道血管阻塞的再發生率。

變形楊式矩陣的探討

楊氏矩陣(Young tableau)是一個每列格子數遞減的表格,要把數字依照右大於左及下大於上填入,而歪斜矩陣(Skew tableau)是楊氏矩陣的變形,是將楊氏矩陣再以另一個楊氏矩陣的形狀挖空,但每列必須相接,填入規則也是一樣。但不同的是,楊氏矩陣的排列方法數公式已被解出,但歪斜矩陣多了許多的變數所以還沒有像勾值公式(Hook fomula)的通式出來。我舉了某些特殊形狀的歪斜矩陣做討論,歸納一些共通的性質,也推導可行的通式,讓這些形狀的歪斜矩陣計算上不需要再使用窮舉,讓計算時間更加縮短。