全國中小學科展

高中組

配製氫氧化鐵膠液之研究

(一)當我們配製氫氧化鐵膠液時,一般方法是(註1) \r (1).以3g的氯化鐵溶於7ml的水中……(A) \r (2).以燒杯城盛水熱至沸騰……(B) \r (3).A加入B,同時攪拌起水解反應→生成赤褐色膠液 \r 而我們依此法配製出來的Fe(OH)3:膠液時,第 l 次,FeCI3,水溶液+沸騰後靜置一下的水;第 2 次:FeCI3,水溶液十沸騰中的水。得到的兩種膠液竟顏色不同:第一次為淺赤褐色,第二次為探赤褐色。

決鬥吧!小蟀哥!-探討不同因子對黃斑黑蟋蟀打鬥攻擊傾向之影響

鬥蟋蟀的習俗自古以來一直是中國重要民俗活動之一,最遠可追溯至唐代,現今台灣南部每年皆會舉行盛大的鬥蟋蟀比賽。前不久,我們在一部影片中看見台灣黑龍仔(黃斑黑蟋蟀)大勝中國蟋蟀蛐蛐的有趣影片,不禁對蟋蟀的打鬥行為產生好奇。更欲進一步了解如此好鬥的蟋蟀是否有其選擇打鬥對象的依據。而黃斑黑蟋蟀,即此研究所使用的蟋蟀,是台灣民間鬥蟋蟀的主角。因此我們造訪了蟋蟀的大本營 ─台南縣新化鎮,並請教蟋蟀專家謝爵安先生、張鴻斌老師、楊正澤教授。對蟋蟀有了更多的認識與熱愛。因而希望能以科學化的實驗及統計方法,賦予這項正夯的民俗活動更深化的內涵。我們推想若有兩隻以上的蟋蟀同時進行實驗,便能有選擇的空間,但若超過三隻就有兩兩進行打鬥之可能性,因此我們設計了特殊的空間,讓三隻蟋蟀能同時進行實驗。希望能藉由我們的觀察、記錄,了解其影響因子及行為的趨勢。

小烏賊知多少─摩托車排出的廢氣對生物的影響

根據報導指出,台灣地區最近空氣污染的程度已日趨嚴重,逆溫層屢次出現,而造成空氣污染的主要原因,如工廠、汽(機)車排放之廢棄及燃燒廢五金、垃圾所產生的黑煙等,其中又以摩托車排放之廢棄,造成的污染佔很重要的角色。但其危害生物的報告不多,故引發我們對其作進一步的探討與研究。

春季長江淡水對台灣海峽北部溫鹽之影響

本研究透過國科會海洋學門資料庫取得緯度25N~26.6N經度119.4E~120.6E,2002~2005年海洋研究船獲得之實測海水溫鹽資料,研究長江淡水對台灣海峽溫鹽之影響,並透過溫鹽圖了解台灣海峽北部之水團溫鹽特性,考量長江大壩於2003年蓄水,且冬季航次極少,因此取用之樣本分別為2002年春季、2004年春季、2005年春季,研究發現在春季有一明顯之海水鋒面位於東經120~121度之間,東側溫鹽均高,西側則為低溫低鹽,應是長江淡水進入海峽的影響,此外,台灣海峽西側海流的年際變化較大,尤其是表層海水受中國沿岸流帶來東海陸棚水影響非常明顯,在垂直方向上,海峽西側在水深22~25公尺左右均有一明顯鹽度分界線,應是表層低鹽低溫的長江淡水和南方的海水的交界面。

天上掉下來的禮物-善變的流星

焊錫經由焊槍加熱,達到高溫時熔化成液態,此時表面張力作用使其外形呈現球體,而焊錫滴與焊槍又因附著力的作用,焊錫不會馬上滴落。當熔化的焊錫滴達一定程度大小,重力大於表面張力造成之拉力而滴落。偶然的機會,我們將焊錫滴入水中,而滴落的焊錫在不同的條件下會再度凝固成各種形狀,我們探討各種不同的條件下(高度、深度、液體種類、溫度…等),焊錫再度凝固為各種形狀過程的機制與其物理原理。

不可不『堤防』

突堤為突出海岸之海岸保護工程,具有攔截沿岸漂砂、控制海灘地形、改變海岸線方向、阻擋沿岸流或改變潮流方向的功能。本實驗係使用一大水槽,模擬突堤效應的發生,觀察它對堤前、堤後的影響,並藉由外海堆沙圖形,來觀察分析出水流繞射過堤岸後之情況。並控制變因,改變突堤長度或波的入射角,發現當堤長愈長或入射角愈大時,在堤後的侵蝕會增加,且侵蝕距離越遠。另外還推廣至形狀上的差異。L 字型,凹處堆積現象最多,且堤後侵蝕最少;T 字型,堤前、堤後的凹處皆可堆積,且可應付不同的入射波。為了佐證實驗上得到的結果,確定得到的結果與真實情況是否相同或相似。藉由探究於實地探察來驗證,以得更多深入的探討。然而,海岸工程如果單以堤防做防堵泥沙或波浪的思考,往往過於簡化,在堤防附近的海岸常引起意想不到的嚴重淤沙或侵蝕。因此海岸工程設施影響海岸波浪的沉積與侵蝕作用對海岸地形的改變可謂牽一髮而動全身,的確是不可不提防啊!

管狀泡膜之研究

本研究,從如何吹出又長又持久的管狀泡膜開始,設計一套可以穩定控制吹氣的裝置,以兩段式吹氣的方式易吹出管狀泡膜,分析其生成過程、外形,發現穩定的矛頭(管狀泡膜前端)有一特定的形狀。以 Laplace 公式算出各位置的壓力,由連續方程式算出通過各位置之空氣流速,並探討兩者之間的關係。由吹出管狀泡膜的臨界條件算出清潔劑溶液的表面張力為 0.018 N/m。另外,在拉環實驗之中發現,管狀泡膜可以穩定的存在。

全方位省電環保健康空調系統

本次計畫係結合所有空調設備與一體,用於改善室內溫度與空氣品質,找出一種兼顧環保、健康與舒適的系統,進一步排除室內無形殺手(一氧化碳)的威脅,營造一個舒適、健康且環保的生活環境。常用來控制室溫的設備是冷暖氣機,但使用冷暖氣機會消耗大量能源,使用時必須緊閉門窗,如此將使室內的空氣混濁,甚至有一氧化碳中毒可能。其次用來控制室溫的是電風扇與窗戶,利用開閉窗戶引入戶外空氣來調節室內溫度,但戶外空氣並非全然適合室內,所以窗戶並非一直打開就能改善室溫,要改善室溫則須適時改變窗戶的開閉。綜合上列空調方法,我們希望減少冷暖氣機的使用,加強窗戶的功能,我們製作了本作品,本作品去除使用人力去開關窗戶的煩擾,利用人工智慧去做出正確開關窗戶的動作,調節室內氣溫,讓使用者能達到舒適安全又能省電,所以我們認為全方位省電環保健康空調系統是最佳的空調系統。全方位省電環保健康空調系統的功能如下:一、以環保概念調節室內溫度:借用室外溫度、室內溫度和使用者設定溫度去判斷窗戶的開閉來代替極端費電不環保的冷氣,使室內達到使用者設定的溫度。二、降低一氧化碳危害:當一氧化碳瀰漫在密閉的室內,在室內人們尚未中毒前,本系統會以智慧的去開啟窗戶引入空氣,解除一氧化碳中毒的危機。三、有智慧的開閉窗戶改善空氣品質:只要是外的空氣適合隨時便有智慧的引入改善空氣品質,排除人力去開關窗戶的困擾。

環狀泡泡產生機制之探討

形成泡泡環的主要因素為:外圍液體由氣泡底部衝入氣泡內貫穿氣泡而形成泡泡環。 起始孔徑的形狀不會影響泡泡環的形成。 在雙孔的實驗中,若孔重疊,則可視為單孔;而不重疊孔氣泡混合後會產生壓力大的混合區,造成中間破裂而不成環。 在相同孔徑下,泡泡環離開時間與外加壓力及外力時間無關。 由連續方程式可推知孔徑越小的氣泡成長所需時間越短。 當泡泡達到離開噴射孔的時間,即使外力繼續作用,還是無法增加氣泡的體積,所以會有達到飽和值的趨勢。 使用球型氣泡模型來解釋外加壓力增加,氣泡體積亦增加的趨勢。 利用離開噴射孔氣體體積等於氣體進入氣泡的體積,可解釋外力時間與體積成正向增加關係。而氣泡在成長過程中,體積膨脹率隨時間而增大。

當我們同在一起"滾蛋"!!

在此次的研究中,藉著製作動態幾何構圖(GSP)來觀察橢圓夾在兩軸間滾動、橢圓在平面上滾動、橢圓繞橢圓所形成的圖形,以期發現其中的規律及性質。