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國中組

空氣中的海綿寶寶-絲蘿吸水特性的研究與應用

本研究在了解絲蘿適應空中棲地的結構,從而應用於仿生織物。絲蘿葉片佈滿鱗片,鱗片的排列及其上的紋路有利毛細現象導水至中央的輸水孔,此導流性質使水分可快速傳遞並吸收。絲蘿烘乾之後,降低76%含水率,更能吸收水蒸氣,而鱗片排列略變紊亂,有助於短暫防水及橫向擴散水分。評估烘乾絲蘿作為仿生衣物的優劣,發現其吸水力僅略低於具特殊織法的排汗衫13%,但因適當的多孔排列,排水力反而較佳;鱗片為纖維質,具親水性,能吸附較多氨水及亞甲基藍,具除臭效果;排列所形成的多孔效應,使易散熱,再以凹面鏡造型,使具抗輻射能力,可使身體涼爽。棉線也是纖維質材質,但缺乏導流及抗熱效果,若能應用鱗片結構及排列,將有助天然排汗衫的研發。

“優”良體”格”

自從名模林志玲拍紅某優格廣告後,近年來最發燒的乳品就非優格莫屬了。吃優格最近蔚為風潮,但市售的優格通常為了口味,都會添加不少糖分。在品嚐的同時,又把許多熱量及人工添加物攝入身體裡,造成很大的負擔,自製優格是最安全且健康的方法!但如何自製真正的優格,本實驗即為探討此問題,並將研究範圍延伸,希望對於想自製優格的人帶來便利。在實驗部分,我們統一採用 730 家酪優菌粉做實驗,並分為奶類、非奶類、研究各種品牌的鮮奶實驗結果及不同年齡層濃度的奶粉。實驗結果我們發現林鳳營是市面上鮮奶品牌中最容易成功者;30%的成人奶粉成功率最高。故我們的實驗朝此方向繼續探討。

化腐朽為神奇--蝦兵蟹將立大功

由蝦蟹外殼廢棄物以鹽酸及氫氧化鈉處理,可以萃取幾丁質(Chitin),作為多種用途,其中一項為淨水。由於自來水中含有氯,清洗蔬菜水果時,氯會被蔬果吸附,食用後對身體不好,若能加入蝦蟹殼先行吸走氯,則食用蔬果就很安心。幾丁質對抑制細菌功能良好,因此在野外求生時,野外水源可以用幾丁質來淨化,而後飲用。以蝦蟹殼廢棄物可以自製日常生活用淨水器,達廢棄物再利用的目的,值得推廣。

形形色色 -- 一種創新的色卡遊戲探討

在三色卡中,發現若能排列成使所有(n-1)(n-2)/2 個正六邊形中都有0 或3 或6 張「相異卡」時,此色卡必可拼成。四色卡共有A、B、C、D、E、F 六種,其中A 和F,B 和D,C 和E 顏色排列順序恰好相反。當任取四張四色卡排成田字欲判斷是否有解時,可用換半套法將F 換成A,D 換成B,E 換成C,再依判別規則即知是否有解。這在n×n 拼圖上可迅速檢查出無解排列。四色卡中只取相對一組卡(如A 和F)作九宮格拼圖,在所有(n-2)2 個排列組合中,若均有(1)一條鞭型 (2)提燈籠型(3) Y 字型 (4)X 字型四形之一則此色卡必可拼成,反之則否。利用 n2/2 張A 與n2/2 張F,想在一張空白n×n 拼盤上快速拼出一個成功的拼圖,須使一、 行中 A 張數×列中A 張數+行中F 張數×列中F 張數=n2/2 張。或 二、 只要在一排中放n/2 張A,亦能拼成。在一種創新四色卡兩人拼圖競賽(甲欲拼成,乙扯後腿)中,常態下輸贏機率各半,但本文中找到一種贏的策略,若甲方使用此策略必勝。

聽酒杯在唱歌-濃度與聲音頻率關係之探討

用沾溼的手指摩擦杯子的邊緣會產生聲音,而且聲音的頻率會隨著杯子的不同,以及杯內所裝入液體的質量及濃度的不同而產生變化。 本實驗是藉由摩擦裝有溶液的杯子產生聲音並探討何種杯子比較適合本實驗之用,以及摩擦所產生聲音的頻率和杯中所裝溶液濃度之間的關係,再用得到的結果來預測和測量溶液的濃度及溶解度的大小。

「泡膜」雲起 「膜」登寶「澱」-澱粉起泡、成膜性質的探討及應用

本研究先是探討為什麼烹煮某些澱粉食物會有起泡和成膜的現象,結果發現A型澱粉(穀類澱粉)其直、支鏈澱粉的結構,使澱粉鏈間的氫鍵連結力適中,故易起泡,可用酸、鹼破壞氫鍵或用油和澱粉形成複合物而抑制起泡。研究又發現,溶液靜置後表面會形成膜,是由支鏈和直鏈澱粉重新規則排列結合,故韌性佳、不易破,可覆蓋容器加熱。製膜的過程中添加蛋白質或甘油,並沒有提升原本澱粉膜的韌性。用於微波爐或電鍋時,因膜具有排氣和吸水性,在正常烹飪條件下都不會破,但若食物含水量太高、火力太強,會糊掉或乾掉,因膜具通透性,食物升溫情形略低於PVC保鮮膜。此澱粉膜和各種材質的容器黏合力較佳,且為天然聚合物,較健康、環保,具有商品化的價值。

當歐姆遇上阿瑞尼士

本實驗在探討當電解質溶液通電時,其電壓與電流的關係是否有何規律?我們針對不同種類、不同濃度的電解質溶液通以電壓時發現隨著電壓的增加,電壓與電流的關係圖會有明顯的兩個區域產生: 1. 絕緣區:儘管兩極有電位差,但卻測量不到電流。 2. 導電區:隨著電壓增加,電流也呈等比例增加,兩者關係為一斜直線,其斜率為一定值,與歐姆定律相類似。為了與歐姆電阻值做區別,我們稱這個斜率值為「歐姆離阻值」。接著我們又探討兩極的距離,面積對「歐姆離阻值」的影響,驗證電解質溶液在導電區也有 的關係,最後還探討溫度、濃度以及串並聯電解質溶液對「離阻值」的影響。

養「瓜」千日,用在「液」時-木瓜種子成分檢測與應用研究

本實驗先探討木瓜種子與其假種皮內含液的特性後,再探討木瓜種子在自然界中的生存策略與應用。也模擬種子被鳥獸食用時,經由鳥獸的沙囊和胃去除木瓜種子假種皮及其內含液體的過程,並且模擬種子從高空掉落時之耐撞程度。而種子經由這些過程後在適當環境下,即可以順利發芽。一般在人工種植木瓜種子時,都會先將外層的假種皮與其內含液去除,但是假種皮內含液丟之可惜,因為經由實驗發現內含液雖然對抗黴菌與抗蟲的能力有限,但對於抑制某些植物發芽有一定的效果。稀釋的木瓜假種皮內含液對於一些經濟作物抑制胚根形成初生根的能力不明顯,而對胚芽的生長則有一定的抑制效果。稀釋的木瓜種子內含液在抑制如大花咸豐草的雜草發芽則有顯著的效果。

哈日族狂想曲?利用自製日晷,探討太陽與影子變化的規律性

我們實驗發現,影子移動方向與太陽相反,長度變化具有規律性,軌跡呈拋物線形狀。我們並製作各種日晷模型,設計變因進行探討:「牙籤型日晷」的晷針方向朝北方,且以 90 度最佳;只要高度相同,改變「地平式日晷」晷針的角度並不會影響影子的軌跡;而「赤道式日晷」的影子軌跡圖則似一直線。最值得一提的是,為了探討太陽與影子的變化關係,我們不但推算太陽在天球運行的高度角、方位角等,還自製一半球,模擬太陽在天球運行。也從模擬實驗探討太陽的運行是規律的,但影子的移動卻是不等距的!此外,我們更進一步深入探討不同日期正午太陽高度角的變化,藉由太陽在天球運行軌跡模型可明顯觀察到,冬至後不同日期太陽在天頂的位置,有逐漸上升的趨勢。

班長的困擾─播音死角之研究

這學期我被選為班長,由於新官上任,難免有不少困擾。其中是因一每當學校廣播要班長集合時,我總是聽得不很清楚,有時便誤了大事,挨了罵。但別班班長似乎少有此情況。這究竟是何因素使然?令我百思不解!因而趁科展機會,約了同學和老師探討。不知播音系統有無「死角」?若有,則何處為死角?又將如何避免?希望藉此次研究,能找到改善其效果的方法,解決困擾。