國中組

第二冊化學課本第七章之實驗7 -3.2利用氯和氫反應生成氯化氫的體積關係，算出化合之克原子數比而求出氣化氫的化學式。因為這實驗有爆炸的危險，所以一般老師為了安全，都不作此實驗。既知如此，這實驗豈不沒有存在的價值？所以我們希望修改這實驗，使其不再有爆炸危險；同時又能達到相同目的一一求出氯化氫的化學式。因此我們作了兩種嘗試。

本研究使用水珠結晶法，以低倍數顯微鏡，快速且容易的觀察到結晶的細部變化。再以加蓋、過濾、重力與音波為變因，探討其對晶體成長的影響。過濾可以去除晶種，使晶體呈現分散式生長的機率高。加蓋蒸發慢，晶體成長慢，容易有高透明度的規則晶體。水珠中過飽和度濃度的高低與均勻，會影響晶面上各點的成長速率。速率不一致，晶面上會出現紋路。高頻率聲波，疏部與密部也會造成晶面旁的濃度時高時低，導致晶體出現不規則。反觀晶型只與離子半徑比有關，離子半徑比0.414~0.732間，會形成立方晶系（正立方體晶體）。但若半徑比越接近0.414，晶體越容易吸水，形成含有結晶水的晶體。半徑比越接近0.732，越容易形成長棒狀的晶體。

「火山」爆發的原因，對我是有很大吸引力的一項研究因為在電視上以及報章雜誌上常常提到這個問題，基於好奇心情，引起我的動機，於是我們便向老師請教，經老師指導下，更激勵了我們研究的興起。

槓桿原理的運用廣泛，但在物理學鮮少和聲音聯結在一起。至少在國中生很少人會將兩者聯想在一起。我們卻從人耳的生理結構，突發奇想，想打造一套能傳遞聲音的槓桿結構，並研究其特性。在克服了重重困難後，我們果真成功從零到有自製出獨一無二的實驗系統，藉由不同支點、不同抗力臂、不同施力臂的調整以及不同平衡質量的調校，我們在仿生的世界，發掘未知的奧秘並享受實驗的樂趣。很多生理學的教科書都說人耳的三小聽骨類似槓桿結構有放大作用，但我們的研究卻發現槓桿結構對聲音的傳遞並無明顯放大作用，反而是過濾作用。欲知其詳，且看我們的研究分析。

本研究檢驗粗糠是否具保溫、隔音及緩衝能力，用各種材料包裹玻璃瓶，測試瓶中水溫降低的速率；設計無線控制的隔音實驗箱，測試材料在不同厚度下單獨成層、均勻混合及分層放置時的隔音效果；用電磁裝置自由釋放水球，藉由水球破裂判定材料緩衝能力。實驗顯示：一、粗糠保溫能力與棉花相近。二、粗糠粉隔音能力最好(－1.32dB/cm)。三、將兩種材料分層放置或均勻混合，可提升隔音能力。四、粗糠緩衝能力比海綿效果好。證實粗糠在保溫、隔音及緩衝方面表現優異，並利用粗糠創意製作(一)保溫：水壺保溫袋、鍋墊、杯墊、隔熱手套；(二)隔音：耳罩、隔音板；(三)緩衝：頸枕、睡枕、椅腳墊、鞋墊、椅墊、包裹填充物，使被廢棄的粗糠創造了極大的經濟價值。

鋅銅電池中若兩電極使用同一種金屬片，兩杯溶液及鹽橋使用相同濃度該金屬的鹽類溶液，當改變兩杯溶液溫度時，兩電極便會產生電位差，此產生電流的裝置稱為溫差電池。 溫差電池中若僅進行的反應，則其電池電壓與溫差成正比，且純粹是利用化學反應將熱能轉換成電能，此類電池我們稱之為「典型溫差電池」，例如 Cu(NO3)2及 AgNO3 溫差電池都屬於此類，但兩者差異是 Cu(NO3)2溫差電池的高溫杯為正極，而 AgNO3 溫差電池的高溫杯為負極。典型溫差電池的電壓與溫差、電解液種類及電解液濃度有關，電解液濃度愈小，電池的電壓反而愈大。 我們利用典型溫差電池的原理，自製環保、節約能源、可重複使用的實用溫差電池，以PVC 水管當容器，上、下兩端開口用銅片封住當電極，管內裝海棉及1M 的Cu(NO3)2 溶液，熱源加熱上層銅片形成溫差，當溫差維持在60℃至70℃之間，單一電池的電壓約40 mV，若串聯50 個實用溫差電池，估計電壓可達2 V 以上，就可以對鉛蓄電池充電。實用溫差電池的熱源可由回收冷氣機、工廠的廢熱，或直接利用太陽能來當熱源。

本研究以多種纖維質廢棄物作為造紙原料，造出媲美市售的紙張。我們發現：玉米皮適合造紙且品質穩定；木屑、玉米梗造紙張力低且易碎；低濃度鹼液解纖的甘蔗渣膠質多，紙張透明易皺縮，但高濃度鹼液解纖，紙張平整白皙；柚子皮膠質太多，不易造紙；雜草可造紙但纖維明顯；竹筷纖維粗硬，紙張厚且張力低；稻草造紙品質佳且原料充足，是造紙界新星。改變變因上，果汁機打1分鐘可使張力提升；添加膠水或澱粉液能提升張力及降低吸水量；200目絹框抄紙張力較好；加熱浸泡50%雙氧水可漂白。校園落葉單子葉比雙子葉植物適合造紙。複合材料造紙時，添加少量甘蔗渣或柚子皮纖維可提升張力，少量竹筷纖維能使紙張硬挺。最後本研究推薦數種造紙方法供大眾參考。

由4x3的方塊中，在缺一方格下計算總方格數的挑戰為起點，我試著探討在缺塊n x n的正方形中總方格數和 任取一個位置方格(x,y) 或 任取出二個橫向位置方格[(x,y),(x,y+1)]、縱向位置方格[(x,y),(x+1,y)] 後之規律性及函數的關係，如下圖所示。並定義在未缺塊的正方形中，總方格數為C(n)，且C(n)=Σk2。 研究結果顯示，其函數式經由二種規律性 (A)一般性及 (B)遞迴性 求得，結果如下: 一、 任取一個位置方格(x,y)之總方格數二、 任取二個橫向位置方格 [(x,y),(x,y+1)] 或 縱向位置方格[(x,y),(x+1,y)] 之總方格數

在國中理化課本中，我們所學到的─《電流和磁的關係》，我們都知道「當電磁靠近金屬時，金屬內的磁場會發生變化，此時金屬會有『電流』的產生，進而使檢流計的指針發生偏轉，英國科學家法拉第在1831 年，將這個現象稱為─『感應電流』」。因此我們選擇銅、鋁兩種金屬管探討不同強度的磁鐵在金屬管中作自由落體時感應電流與磁鐵落下速度的變化關係。在本研究中，我們首先要找出能準確測量磁鐵從金屬管落下的時間的裝置，於是我們利用數位相機、放大鏡、馬錶設計了「同步攝影法」，來改善手按測量的不準確。藉由電腦的影像分析，在不同厚度(1.55、3.10 ㎜)與不同金屬管(銅、鋁)的研究發現以厚銅金屬管的效果最佳，此現象應與感應電流的大小與金屬材質的電阻大小成反比有關。在不同厚度的金屬管中改變磁鐵磁場強度的實驗發現薄金屬管在磁鐵磁場強度約為5000 高斯及厚金屬管磁鐵磁場強度約為3000 高斯時鐵落下的速度為等速度運動。其次在將金屬管切割成有缺口的實驗中，我們發現感應電流的現象依然存在，這現象顯示在金屬管中的感應電流不是沿著圓形的管子而形成，而是當磁鐵靠近金屬管時，在金屬管的管壁間可以形成無數連續的小「渦電流」，這無數的小渦電流在管壁內產生無數感應磁場形成「磁阻」用來抵抗磁鐵的下降。最後利用磁鐵、鋁管、定滑輪、砝碼組及投影片捲成的電梯設計「磁浮升降梯」、「磁緩衝機」可以在沒有電力的情況下將升降梯的速度控制在0.18 公尺/秒的安全速度，及磁緩衝機的設計可使蛋由4 公尺高落下卻完好如初不會破裂。

一般植物的幼體是很難在水生的環境順利成長，睡蓮是以無性生殖來因應這個難題。本研究揭開了這個秘密----子母蓮在葉片上營造出適合孕育子代的環境：葉心與葉緣裂口形成一個育兒機制，能使得葉上芽維持在一個水份適當與淤泥不缺的環境成長，先把孩子養大來提高在水底的存活率。我們也發現，沉入水底尚未著根固定的幼苗，它具有選擇合適居住地的能力。 另一個是：熱帶睡蓮在冬天都處於休眠狀態或死亡，桃園的蓮花季只能有短短半年的光景。本研究成功的克服了寒流中低溫和日照不足的限制，以葉片大量繁殖，使得在北台灣都能夠全年無休的進行。並且，嘗試將睡蓮迷你化，馴化後在室內以小水盆栽培，擺放辦公桌上，是一種新的應用商機。