全國中小學科展

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國中組

電解、電位—探討電解水過程中的pH值誤差與電位修正

1. 利用(電位值與pH值關係圖)初步判定量測是否正確?若座標值落在直線上代表 電位值與pH值兩次測量皆為合理值。 2. 將測量的pH值與測量電位值回算的pH值相加,所得的值若能與電解前的pH值相近則可再次確認測量電位值與測量pH值量測無誤。 電解水最初幾秒鐘,H+與OH-僅微量產生,測試電極所得的pH值必然為兩極間高低電位差所造成,我們計算出因正負電極電位差所造成的測試電極測量電位值,則量測出的pH值只須扣除測試電極換算出的pH值,則可得電極通電過程中,溶液各點實際pH值。 測試電極中所量到的電位值與『正極為高電位、負極為低電位』的理論有落差,我們量測到且計算出的電位值以兩極中間最高、靠近負極次之、靠近正極相對較低。

微電腦安全警衛系統

「安全警衛系統」我相信大家都了解它的意思,簡單的說,就是綜合了防盜、防火等具有警示作用的系統,在發生狀況後能夠警告主人迅速避開或對情況採取對策以減少損失或維護生命安全,這不但是一般系統所共有的功能,亦是最基本而有效的功能,但是在一個現代化的社會中似乎已不符使用,因為大家多半都忙於工作等等,家裹時常都沒有人在,因此光是發出警報也沒有什麼用,所以便設計製作了這套安全警衛系統。

點油成金—生化柴油的妙用

在不斷的嘗試之中, 我們尋找到了合成生化柴油時的最佳比例, 也就是若以2 5 0ml 的回鍋油製作生化柴油時, 建議加入的酒精在2 5~ 4 0ml 之間為宜(回鍋油與酒精的比例在6 . 2 5 ~ 1 0 之間), 且氫氧化鈉僅需1 g 即可。另外, 在生化柴油的生活應用上, 可將製作出的生化柴油當作油燈的燃料; 在燈芯方面, 需要選擇吸油性較好的物質來製作, 才能吸上足夠的油來燃燒。也可以將柴油混和蠟油, 做成各式各樣的蠟燭喔!

天然ㄟ尚水~香草水溶液對玫瑰與非洲菊切花保鮮及環境保護之影響

本研究主要在探討甜薰衣草、口香糖薄荷、檸檬香茅、玫瑰天竺葵、鳳梨鼠尾草、艾草、到手香、直立型迷迭香、芸香等九種不同香草並加上備長炭、麥飯石等天然材料之複合配方,對玫瑰及非洲菊常用切花之瓶插壽命影響評估研究。\r 針對複因子評估香草之不同處理方式對切花瓶插壽命並無一致性,固歸納出改良配方,即針對不同香草種類建議最佳選擇處理方式,採香草整片處理為檸檬香茅;直立型迷迭香;芸香;艾草;到手香、香草撕裂狀者為鳳梨鼠尾草、粉末狀者為甜薰衣草;口香糖薄荷及玫瑰天竺葵方式為佳,均能有效延長切花瓶插壽命,花徑綻放度甚佳。\r 本組繼續改良研發結合家庭用品(紅糖、酒精)、有機香草及環保淨化之備長炭及麥飯石等複合式配方,改良實驗1證明:玫瑰浸漬不同香草保鮮處理液實驗中以玫瑰天竺葵(粉末狀)及甜薰衣草(粉末狀)處理組在吸水量表現較佳。非洲菊浸漬不同香草保鮮處理液實驗中,口香糖薄荷(粉末狀)及檸檬香茅(整片狀)無論在吸水量及花徑量表現最佳,瓶插壽命更達13天,遠超過文獻上之瓶插壽命8天以下,另以更簡便之香草精油改良替代實驗2瓶插壽命得知:玫瑰切花保鮮以迷迭香精油最佳(達9天),比對照組(自來水)7天為佳。非洲菊切花保鮮方面以薄荷精油處理最佳(達10天以上),比對照組(自來水)3天有顯著性差異。並且發現平均吸水量表現與瓶插壽命優劣呈一致性。若能將上述適用方法加以推廣,當更能改善一般業者及消費者所普遍採用之化學保鮮劑無形中所製造出重金屬污染水質及環境問題。

愛因斯坦密碼

在顯微鏡底下,我們設計不同的微型化學反應裝置,嘗試探討各項變因(溫度、濃度、聲波…等)隊反應的影響。我們以成功地將實驗藥品用量減少到一滴(約0.04ml),以微觀的角度觀察化學反應的過程,發現反應進行時,粒子會不斷流動,經查證後為愛因斯坦所提出的布朗運動,且測得硫顆粒的直徑大小約4.2~6.7微米。由於想了解微小粒子分子間運動速率大小,於是利用簡單的運動原理V=△X/t=X2-X1/t2-t1計算出硫粒子的移動速率,並探討布朗運動的相關問題。不同濃度及聲波所造成硫粒子的移動速率不同,在不同溫度的部份,我們發現:硫粒子移動速率大約和√T(絕對溫度)成正比。不同溶劑所造成硫粒子的移動速率不同,酒精比率愈高,硫粒子的移動速率愈慢,氯化鈉比例愈高,硫粒子的移動速率愈快,我們也利用流動型實驗裝置插入銅線測量其聲波。並藉由銅線傳入液中,此比藉由空氣將聲波傳入液中的效能大約3倍左右。本實驗成功地將顯微鏡應用在微粒子分子熱運動領域上,並計算出布朗運動速率的大小約8.9(μm/s)至220(μm/s)之間,也經由實驗驗證了愛因斯坦所提出的布朗運動理論,本實驗可達到污染少、觀察實驗的時間短、用量少的目標。此實驗是邁向微觀運動世界,一種值得嘗試且創新的方法。

茶言觀色-不同茶種之茶液在不同環境下的酸鹼性與顏色變化及氧化性研究

為了研究各種茶種間的不同,以及在不同環境下對其的影響,本研究進行五項實驗,研究八種不同茶種、熱水沖泡室溫保存與冰水沖泡低溫冷藏、通入二氧化碳與通入氧氣之茶液之酸鹼值還有顏色變化的不同,發現完全發酵茶酸於部分發酵茶,更酸於未發酵茶,而顏色部分,完全發酵茶較部分發酵茶深,更較未發酵茶深。 若比較以熱水沖泡常溫保存或以冷水沖泡低溫冷藏所得之茶液比較,發現熱水沖泡常溫保存之茶液較偏鹼性且顏色較深,並且以鋼絲絨生鏽的速度驗證了茶具有抗氧化的功效,而本組意外發現二氧化碳也能夠減緩氧化的速度,經由多次的比較結果更證實了其結果之正確性了。

以「欒」擊「螺」~探討台灣欒樹萃取液對福壽螺及其他生物的影響

福壽螺自1979年引入台灣,造成農業損失超過100億元,而台灣特有種的台灣欒樹在校園和公園大量種植,冬季落葉和修枝產生廢棄物。研究利用欒樹葉萃取液防治福壽螺,檢測其對水域動植物影響,創造雙贏契機。葉和水以果汁機粉碎,0.05%濃度浸泡二天即可致死100%福壽螺,卻不會影響田螺、蝌蚪、台灣馬口魚和果蠅幼蟲的發育以及稻米發芽率和長第一片葉的時間,但孑孓死亡27.6%、稻米高度和根長下降。研究結果證實欒樹葉萃取液在極低濃度(0.05%)即可致死福壽螺,0.1%濃度7天仍具殘效性,是有效的殺螺劑。若用較高濃度亦可抑制蚊子幼蟲孑孓,但不會影響淡水共域生存的動物和植物的發芽,是比目前普遍使用的苦茶粕更容易獲得、製備更廉價,對水域動植物更安全的天然殺螺劑。

埔里『鋒』『雲』--雲與埔里在地天氣之相關探討

我們這次的研究是針對埔里在地的天氣,以「雲」當主要媒介(當然它同時也是主角),做較長時間的觀察。在此略述我們這次研究的成果:(1).我們利用二種模式來分析冷鋒與天氣變化的關係,發現不論在溫度、濕度、氣壓、風向和雲系變化方面大都有一定的規則可尋。(2).我們選取卷雲、卷積雲、高積雲、層積雲和巨塊積雲等五種雲類,觀察其出現時與天氣變化的關係;其次,為了能夠預測天氣,我們也對該雲類出現後3小時、6小時和隔天早上的天氣,做進一步的分析探討。(3).我們把實際觀察的數據和中央氣象局鄉鎮天氣預報資料做個比較研究,發現:中央氣象局溫度預報的誤差率約為10%,溼度預報的誤差率約為-15%,而天氣狀況預報的誤差率約為31%。

物體在液中之運動探討終端速度可能嗎?

在運動學中經常看到物體在水中的運動,總是忽略阻力;不然就當成理想情形打算。但是,加上阻力小球將如何運動?物體在液體中終端速度究竟有多大?以下就是我們的研究。

浮沈子與擴散

理化課本 6 - 3 , 6 - 4 提供了簡易的實驗來說明擴散運動。但我們也從觀察中發現了下列疑惑:(一)紫紅色的KMnO4溶液加入水中,究竟是由於重力(密度大)下沈擾動而擴散,還是由於分子的「布朗運動」而自由擴散?我曾把KMnO4置於下層,再緩緩加入水,結果隔了一天仍無法擴散完全。這和以課本作法所得時間相去太遠。(二)有很多果汁使用前必須搖一搖,足見溶液梯度可存在甚久,不易擴散(三)當KMnO4變淡是否代表擴散之終點?擴散速率如何去定量和比較?(四)當鹽溶液為無色時,有無簡易的方法可觀察並定量擴散現象?(五)液體的擴散機制和氣體擴散有何異同?為何跌打膏藥溶劑的選擇非常重要? \r 我決定利用本校學長所發展出一系列的分析方法,設計適合的實驗器材,以解答心中的疑惑。