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高中組

落葉變黑金-由校園落葉製成活性碳應用於高中實驗室廢液處理之研究

目前用以製成活性碳的材料為木材、椰子殼、稻殼等,皆為質地較粗的纖維材料,而我們採集校內福木及欖仁落葉製成活性碳,經電子顯微鏡觀察,孔洞密度皆比工業用活性碳大,孔洞個數較多,孔洞的大表面積有利於吸附雜質;經由磷酸化學活化的活性碳,甚至出現直徑20μm以上的較大孔洞,有利於吸附較大的有機分子。另外,在不同的落葉活性碳對於有色溶液的吸附情形中,不同前處理所製成的活性碳大部份對亞甲?及過錳酸鉀吸附效果頗佳;對重鉻酸鉀溶液吸附效果其次;而對硫酸銅的吸附效果較差,但所有吸附能力皆較工業用活性碳的效果優異,由此可知,我們自製的落葉活性碳能有效運用於校園實驗室有機染料及重金屬溶液之減廢處理,並達到校園廢棄物再利用的目的。

與風相抗衡──防風牆之探討

每年冬天早晨,住在海線的同學總是裹著厚重的衣物禦寒,但我們仍無法真正明白束北季風的威力,直到有一次校外的參觀活動,拜訪了台中火力發電廠,才親身體驗到。當我們越過大度台地時,咻咻的風迎面而來,挾帶著漫天風沙,刺得眼睛睜不開來。\r 台中火力發電廠有一大片燃煤儲運場,堆著高過兩層樓高度的燃煤。而這迎面而來的東北季風風速可高達 20 m/sec 。這不禁使我們想到:如此強大的風力,豈不吹得滿天煤灰,造成煤灰逸散的環境汙染問題?幸好廠方建立了防風系統,防止類似的問題。\r 在我們的印象中,防風牆一定是一片又高又大的圍牆,但是,發電廠的防風裝置竟是一面網而已,其防風效果值得我們來探討。於是,興起了我們研究防風系統的動機。

散射水膜之研究

有一天洗碗時,發現當水沖擊到碗盤的瞬間,水流偏折的方向和形式很特別。有的散成水花,有的出現和原方向垂直的角度散射出去,有的甚至形成一道像科幻卡通片的防護水膜,還有許許多多美麗又奇怪的圖形 … … 簡直是不勝枚舉!不禁使我聯想到這些水流的散射運動軌跡,好像與我們剛剛才學到的平拋和斜拋運動有所關聯,但卻又有一些差異,於是我們決定對這奇妙的水膜展開研究與實驗,希望能揭開這神奇水膜的神祕面紗。

菱角金花蟲族群生態

在一次採集水昆活動中,我們去到一塊水雉的棲地,正當我們在菱角田旁採集時,發現菱角葉上有一些肥短的小蟲,體身約一公分,水雉平時在田中就是吃這些小蟲,我們何不調查牠的習性,或許對保育水雉會有幫助才是。

在五邊形上跳舞

由在五邊形上跳舞這個看似公平的遊戲中,找尋其不公平性,與背後的數學意義,並找出其必勝策略,再由原始遊戲推廣至1~n搶m,找出必勝法則。直覺上,只要想遍整個可能發生的進退,便可走出必勝的一步﹝當其存在時﹞,即是不公平的所在。就此,我們可將其適當轉換成數學之語言符號,進而以數學歸納法證明,必勝法則之存在性。但根據不同的n,或說是某些特殊的n,該法則可能退化較為簡單﹝規律﹞之形式。

裂褶菌辛秘

裂褶菌為一種食藥用菇類,近年來之所以能受到大家的注目,是因為其可提煉出滋養強壯藥,含有特殊之抗癌作用物質-裂褶菌多醣。此多醣體已被諸多實驗證明可降低血脂肪,治療心臟病、高血壓,抑制癌症細胞的生長等。目前市面上已出售含有裂褶菌多醣體的養生食品。而乳酸桿菌是人體腸道活益菌中最普遍的菌種群。且也已被報導可提高人體免疫力, 但是目前國內尚未發現任何有關探討有關裂褶菌與乳酸桿菌相互關係的研究。因此,本研究第一部份即在固態培養基上,探討具有不同型態及大小裂褶菌子實體對乳桿菌產生的抑菌效果。結果發現中型且扇形子實體對乳桿菌的抑菌面積 (裂褶菌型態以恰可覆蓋裂褶菌的那個圓之直徑來表示)略大於中型而菌傘邊緣曲折型的子實體對乳桿菌的抑菌面積,而子實體為大型或小型時,其對乳桿菌的抑菌面積則較小。顯示裂褶菌子實體的型態與大小與其對乳桿菌的抑制效果有一定程度的關係!本研究的第二部分,探討久為人類食用的香菇和裂褶菌在密封針筒中,經綜合酵素作用後產氣量的比較。結果發現,裂褶菌不論在產氣量及速度上皆遠高於香菇。顯示裂褶菌比香菇更易與綜合酵素作用。另外,在培養裂褶菌過程中,發現腎形及邊緣曲折型的子實體,在無光照、極少量通氣的條件下,較易產生白化現象。 白化部分發生於子實體上半部,當將白化子實體接種於含有食用色素之培養基上時,發現大部分白化菌傘有染色現象,但白化菌傘之邊緣依然維持白色,推測此部分可能含有疏水性物質或其他可阻斷水溶性物質通過之物質。(因食用色素為親水性)此部分,仍有後續實驗待探討。

偽幣測試機

本次研究在於探討真偽幣的機械性質、材料特性、構造與其加工方法,並利用電子顯微鏡,觀察其硬幣之材料結構,分析真偽幣的外觀、硬度、電阻等,並找出自作偽幣的手法與瑕疵,從中探討硬幣中物理性質與機械性質的差異,因而更進一步找出能夠用來分辨硬幣真偽的方法,再利用機電整合設計出快速的測量方式。本次研究利用硬幣的物理性質,我們設計出可辨識真偽的硬幣原型機,能正確辨識真偽幣,以避免偽幣在市面上大量的流通。

新發現!!!化學式性質、互變及其應用的探討

本研究目的有:一.歸納產生紅色沉澱物的方法及條件。二.歸納紅色沉澱物性質的探討。三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 本研究總結論: 一.歸納產生紅色沉澱物的法及條件 1.Na2CO3(aq)+Pb(CH3COO)2(aq) +NaOH(aq),加試劑先後順序、溫度、NaOH(aq) 濃度均會影響生成紅色沉澱物、生成的時間。 2.PbCO3(S)及PbO(S)加入1~3M NaOH(aq),在室溫下,均能在短時間內產生紅色物。 3 Pb(CH3COO)2‧3H2O (s)及Pb(OH)2(s)、少量水,在室溫下,加入NaOH(s),均能在短時間內產生紅色物。 二.歸納紅色沉澱物性質的探討。 1.紅色物不能氧化濃HCl(aq)產生Cl2(g),紅色物證明是PbO 氧化鉛。 2. 3.PbO(yellow)及 PbO(red)對H2O2分解平均速率非常接近。 三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 1.以5mL 注射針筒吸取8M NaOH(aq) 0.04mL,逐滴加入部分白化的鉛樹中,能產生最快、最鮮紅的紅鉛樹(α-PbO)。 2.自製鉛蓄電池電極放電時,電壓、電流大小順序均為:β1 型﹥α1 型﹥α2 型﹥β2 型。

點.線.面—過定點之直線與曲線所圍面積極值探討

本文以幾何的方式研究過定點直線與曲線所圍區域面積的極值,研究的問題如下: 給定P點及曲線C,所有過P點的直線中,試問哪一條能和曲線C圍出最小/最大的面積呢? 經過數學軟體實驗後,我發現有一種直線似乎擁有這個性質,並稱這樣的直線為等分截線,其特性是: 等分截線L0僅交曲線C於兩點M, N,且 = 。因此我猜測等分截線能和曲線C圍出最小的面積,並發現有效區域面積隨直線的旋轉(以P點為中心)呈現規則地變化。本研究主要的結果如下: 1.圓錐曲線滿足這個性質 2.延伸推廣至所有凸曲線都滿足這個性質(無論曲線平滑與否) 3.當給定P點,提出簡易判斷曲線C與P點間是否具有這個性質的條件 4.針對有範圍限制的曲線,提出圍出最大或最小區域面積直線之做法。本文內容力求簡單、扼要但不失嚴謹性,希望呈現出數學簡單但深刻的美。

美麗的錯〝物〞

複雜的錯離子看似相似但如果細細的觀察體會便能發現其中奧妙。不同的銅氨錯離子為了證明自己的存在,除了呈現不同的藍以外,還增加了一些需要被探索的內涵。而在實驗裡,我們以氨水、甲胺、乙胺、乙二胺等不同化合物以觀察其中變化並加上了導電度的測量數據以利觀察。