全國中小學科展

高中組

臭氧滅菌效果之研究

在微生物實習課時,無菌室、無菌箱之滅菌,以紫外線、昇汞液及使用吹風式無菌操作台,總覺得不夠理想:如用紫外線減菌,則照射不到的地方就無法減榮;用昇汞液滅菌,它本身有劇毒,對操作人員亦不利,用吹風式無菌操作台,所吹的風有味道,且因有風在吹動,操作上往往造成不便。再則吾人日常使用自來水時,經常會聞到一股令人不快之氯臭;且我國之自來水至目前,均未達生飲標準,故引起我們對臭氧滅菌效果之研究興趣。

凡走過必留下痕跡

在此作品”凡走過必留下痕跡”中,我們探討了任意三角形的重心G與其對各邊對稱所得到的三點G1,G2,G3形成的軌跡。使三角形二頂點固定,一頂點於單位圓上繞行,並探討重心G,G1,G2,G3這些點形成的軌跡。我們發現了許多有趣的性質,在這些軌跡中我們找出了近似於蚶線、心臟線、類似彎月等各種奇妙的現象,我們深感有趣,因此繼續深入探討下發現了許多有趣的結論。

利用雷射光的偏折測量擴散係數

溶液和水置於同一容器中,當溶液中的溶質向上擴散時,溶液的濃度會隨著高度改變形成濃度梯度以及折射率梯度dn/dy。寬度a的透明方形盒,下方盛放溶液,上方置水,雷射光照射和鉛直成45°的玻璃棒,再照射方形盒時,會在屏上形成鐘形曲線,向下偏Z的距離,r為容器至?的距離,dn/dy=Z/ar。測量溶液和水的原始交界面處的下偏距離,可以測得擴散係數,以擴散係數不隨濃度改變的硫代硫酸鈉作實驗,得到的結果和文獻資料所載的很吻合。 以濃度55%甘油進行實驗,其dn/dy -y圖,所做出圖形呈現不對稱,圖形的極大值往甘油方偏,因為甘油的擴散係數隨濃度改變,不適合用本方法測擴散係數。但濃度10%以下的甘油的dn/dy -y圖,已較對稱,用本方法測量的擴散係數和文獻資料較吻合。

危機總動員─防治小花蔓澤蘭的探討

小花蔓澤蘭(Mikania micrantha H.B.K.)為外來種,對台灣生態危害甚鉅。本研究期望經由植物相剋作用及病蟲害防治方面的實驗探究找出對生態平衡影響較小的防治方法,並經由野外防治測試進一步評估出可行的防治策略。由實驗結果顯示,植物相剋作用與病蟲施放法皆可達到顯著的防治效果。在植物相剋作用方面,鳳凰木(Delonix regia (Bojero ex Hook) Rafin.)與雨豆樹(Samanea saman Merrill)無論在致死效果或抑制生長效果方面皆十分顯著,且微量的葉粉即可對小花蔓澤蘭產生明顯的抑制效果。在病蟲害試驗方面,發現繡線菊蚜(Aphis citricola Van der Goot)及赤葉璊(Tetranychuscinnabarinus (Boisduval)) 對小花蔓澤蘭苗木皆有致死效果,且對生長有明顯抑制作用。綜合上述實驗結果,本研究建議以多次切蔓削弱小花蔓澤蘭的生命力,並配合施用葉粉抑制小型苗木萌發與生長,長期則宜利用病蟲防治小花蔓澤蘭,以期達到最佳的防治效果。

揮發性化合物抑制水稻去白化的分子機制

植物受逆境時常釋出VOCs (Volatile organic compounds)。本研究首度發現一種VOC-月桂烯(myrcene)可抑制水稻芽鞘之去白化現象(de-etiolation)。研究發現水稻在月桂烯處理下去白化現象受抑制,是因葉綠素合成相關基因ACSF被抑制所致。同時有一些參與光合作用光反應、 碳反應基因表現也有受影響。月桂烯影響光合作用相關基因,有三種不同類型:一、黑暗下基因產物幾乎不表現,照光後才累積,累積量受月桂烯抑制,如RCA、 ISP、G3PD;二、在暗處下基因產物之累積就被月桂烯大量抑制,如ACSF,ATPS;三、黑暗下基因產物之累積受月桂烯抑制,同時月桂烯抑制照光後光誘發基因累積速率,如FNR。由基因產物累積量推測轉錄因子MYB-TF1參與月桂烯抑制去白化現象,且推測RCA、ISP、G3PD為其下游基因。VOCs含天然毒素,可抑制附近植物生長,可為天然農藥。

鎂表面鈦化合物薄膜研究

鎂合金的用途廣泛,但表面容易被腐蝕。因此,近年來有研究利用鎂表面氧化還原生成薄膜隔絕腐蝕環境的腐蝕,本研究即是利用鈦離子進行表面處理。實驗一,因為鈦離子在較高pH值下容易氧化,因此本研究即使用錯合劑去增大鈦離子穩定的pH值區間,結果酒石酸薄膜為黃色,其餘皆為白色而又以草酸及檸檬酸兩種化成之薄膜最特殊。實驗二,本實驗針對鎂片放入角度(包括鎂片面、邊與水面夾角)做了改變,希望能找出控制其紋路之變因。結果顯示檸檬酸對鎂是侵蝕的溶液。而影響的因素推測是氫氣泡會造成局部對流進而使局部腐蝕加速,形成紋路。實驗三,本實驗改變pH值、溫度,找出草酸薄膜的最佳生成條件,結果顯示pH=3,攝氏15度的薄膜抗腐蝕度最佳、而同酸鹼度的25度有鈍化現象產生。

捷徑

除非是散步解悶,可以漫不經心地隨意走,否則必有一個目標,並且要選擇一條達到目的的「捷徑」,這不是數學家的專門話題,而是你我現實的問題。如果世界到處都是一片沙漠,這問題也就沒什麼了。只是都市中街道交錯有紅綠釘,即使在郊外也是山巒起伏,很不簡單」。如果對一個平常人來說,選擇短的路徑可為他節省許多體力上的透支,但在「特殊情形」之下,時間所扮演的角色就是最重要的了。例如在軍事上行軍的路徑,飛機航路導向飛彈的路徑等等....。如果發生火災和交通事故,救火車和救護車的行徑更決定了生命和財產損失的多寡,和你切身關係密切的,更是不少,如果你早上起床晚了,抄個近路,可免遲到,上班、上學都很實用。

色變-醣的真「本氏」

設計可改變溫度的儀器,觀察本氏液與醣類的反應過程,提出“氧化亞銅顆粒”的模型說明定性觀察結果與定量的檢量線關係。當Cu2O的量愈來愈多,顆粒因晶體的成長或溶質粒子的締結、聚合,粒徑愈來愈大,溶液透光率變差,電阻上升,然後Cu2O顆粒成長到接近雷射光波長附近,產生繞射,光敏電阻接受到的光量不變,致使電阻值呈現水平滯留狀態,顆粒繼續變大後,繞射現象消失,大顆與多量Cu2O,使電阻又上升,最後電阻不再上升,且更大顆的Cu2O產生不規則散射,電阻與時間關係圖有棉絮化散開現象。並以此顆粒特性推導出反應速率與溫度、濃度定量關係,再將此檢量線應用於檢測葡萄糖的濃度。

振盪反應的探討

在接觸到了驚人的BZ 反應後,我們開始著手研究相關實驗。首先,想藉由改變各種反應物的濃度,看看反應的結果會有什麼差別,並記錄下反應時間的平均差,以求出反應速率,並進而求得「速率定律式」,來了解反應的機制。另外,在一開始便想試試看,能否利用其他化學藥品取代原本的反應物,因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化!此外,我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能,驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

探討手擲飛機的失速原因

\r 我們想起前些年華航空難,根據華航局華航空難飛機失事前的飛航資料紀錄器資料,證實飛機在跑道頭6浬外進場時高度即偏高約1000呎以上,而後持續偏高,至跑道頭約半浬處即決定重飛,飛機外型為起落架收上,襟翼收至20度,完成重飛手續,其後數秒,座艙聽見超速警告,十餘秒後,飛機仰角逐漸上揚至失速(Stall),旋即墜毀。 \r \r 當我們從設計、切割、磨木、組裝、黏合……一直到試飛,在這途中經歷了許多心血,可是你正當看著你辛苦做出的手擲機乘風而翔時,你心中頓時有股成就感渾然而出;就在這時你的手擲機機頭突然抬頭上仰失速墜落,你一定會很灰心吧!我們可發現華航空難似乎和我們的手擲機以相同的命運﹕機頭急速仰起就墜機了。可是失速的原因是什麼呢?飛機仰角在幾度以後會失速呢? \r