全國中小學科展

國中組

「砂」很大,「氯」離子趕快走,利用外加電場進行海砂屋中海砂鹽分析去除防蝕之研究

海砂屋的危險是海水含有氯離子,若用海砂作為混凝土之拌合材料,將造成混凝土的氯含量過高,降低混凝土PH值,破壞混凝土鋼筋保護層,產生腐蝕,造成混凝土剝落,影響結構物安全。本研究是應用外加電場保護的原理來去除混凝土中的氯離子,希望藉由非破壞性的技術達到修補防護效果。研究結果顯示,由化學分析發現,鹼性陽離子會根據外加電場擴散原理往鋼筋附近移動,而混凝土與鋼筋交界界面pH值上升,並隨著外加陰極電流密度及通電時間的增加,混凝土內剩餘氯離子含量會明顯下降;在腐蝕訊號量測方面,除鹽後之鋼筋腐蝕電位提昇,顯示鋼筋腐蝕情形獲得明顯的改善;在混凝土物理性質改變方面,除鹽後混凝土的吸水率及電阻係數值皆明顯提高。

酒精氧化觸媒與國產酒第二次發酵相關性探討及該觸媒對環境適應性之研究

在國小、國中生物課本中,我們已經學過有關微生物的生長、生理、繁殖等,並懂得如何去自製標本使用顯微鏡觀看微生物之型態。理化課本中,也學過密度、濃度、物質分離、PH值、氫離子濃度、觸媒等,又在國中理化課本22章習題作業第四題是這樣問的:酒的主要成分是甚麼?酒放在空氣中時間久了以後會變成甚麼?更引起我們對國產酒的濃厚研究興趣,希望以所學發揮效用。

中流砥柱

在野外陡峭的山坡上,常常可見到人工建築的溝渠,而這些溝渠中,常有排列有序的石頭,這些石頭主要用來減緩溝渠中水流的流速,避免侵蝕力過強,造成河床及邊坡的強烈沖刷,帶來更大的破壞。所以本次實驗模擬溝渠的情形,試看障礙物的數量、間隔、排列方式等變因對於水流流速的改變有何影響,以找出較合乎經濟效益的方式。

我抓得住它──虛像

利用『視高-三角形法』推導平面鏡、凸透鏡和凹透鏡的虛像位置,所得到的式子完全相同,並確實驗證課本中有關平面鏡後的虛像,準確度極高。再進一步測量凸透鏡虛像,用相機拍攝凸透鏡面上像的視高度,推算出虛像的位置及大小,再求出焦距,以上兩點支持本實驗方法的可信度。在國中無法測出凹透鏡虛像位置,而高中以視差法及視線插針法測量凹透鏡虛像的誤差極大,本實驗『視高-三角形法』,不論在實驗數據的取得或是焦距的一致性均優於高中課程。另外當物體在凸透鏡的焦點外,雖在另一側成倒立的像,但因觀測者(眼睛或相機)位置不同會有不同的結果,若實像的位置落在觀測者的後方,將觀測到正立的像,如果落在觀測者的前方,將觀測到倒立的像。

黑白變-變色薄膜研究

我們從變色眼睛裡得到了靈感,想把變色的機制衍生運用,希望可以製作出一個變色薄膜,就可以輕鬆把它應用在我們教室的窗戶上,就可以擁有遮陽物品。我們大致分為兩部分討論,一是固體壓片,二是軟式變色薄膜。從固體壓片實驗,得到壓片製作方式變黑和退色的速度都太慢。軟式變色薄膜的製作方式,藥品為硝酸銀和氯化銅的乙醇溶液在保麗龍膠內混合均勻,形成軟式變色薄膜。而且在我們實驗過程中,得到最適合的Ag+和Cu2+ 莫耳數比是10:1,利用這比例做出來的薄膜,變色的速度最快,而且可以重複使用,退色後,再照陽光會再變黑。我們改用氯化鈣代替氯化銅時,反而退色的效果變好。我們最後覺得氯化銀顆粒的大小是決定退色效果的主要因素。

八隻青蛙與停車場的邂逅

本作品從解決科學研習月刊中的一道題目著手:《八隻青蛙》,給出了「有幾片荷葉有青蛙」與落點的一般式。而且我更延伸原題,定義出新的「停車場問題」,不但找到Cycle的一般式和落點的快速演算法,還發現了原題與新題分別欲求的解答,兩者之間存在數種對射。最重要是發現了停車場問題Cycle和巴斯卡三角形的關係!

揭開神祕的面紗---路竹地區輻射霧的簡易預報

路竹地區每到冬春交替的早晨,經常會瀰漫濃濃的霧。感覺前一天的氣溫較高,濃霧出現機會比較大。但事實是否如此呢?我們蒐集了每日最高溫、每日溫差、每日夜間相對濕度、每日夜間露點差、每日風速風向分析隔日起霧的情形的關係,嘗試建立路竹地區輻射霧的簡易預報模式,結果如下: \r 一、每日最高溫 22℃以上時,翌日凌晨出現輻射霧的機會約為82﹪,高溫日(高於30 度),無預期濃霧出現。低於15℃,為冷鋒籠罩日,翌日不可能起霧。每日最高溫約出係於午後1-3\r 時,冷鋒日則不一定。 \r 二、每日 22 時相對溼71﹪以上時,翌日起霧或下雨的機率約為82﹪。每日0 時相對溼度71﹪時,當日起霧或下雨的機率約為77﹪。 \r 三、每日 22 時、24 時氣溫露點差達5℃以上,翌日不起霧機率極高。每日22 時可得y =834.3x+2268.6 之關係式。(y=翌日清晨平均最低能見度\r x=每日22 時氣溫露點差)。每日0 時可得y=1125.4x+1292.9 之關係式(y=當日清晨平均最低能見度 x=當日0 時氣溫露點差),以此作為預報模式標準式,22\r 時R2=0.9724,0 時R2= 0.9823,應屬統計高可信範圍。 \r 四、每日 0 時風速小於12 kt 時,風向為偏北東風系,才有可能起霧。濃霧日之0 時風速必小於5kt,風向為偏北東風系。

外觀微變

透過簡易的實驗裝置1、2 的操作﹐觀察紅色毛細水柱移動及U 型管澄清石灰水液面高低變動等外顯性的訊號﹐配合顯微鏡檢視酵母菌數的微變觀察﹐經由實驗裝置1、2 觀察結果﹐進行交叉比對、分析﹐間接瞭解、認識酵母菌與環境間互動的面貌。

西瓜偎大邊?─水池面積雨鳥類資源關係之探討

針對學校附近的四個人工水池,以兩個月的時間調查各水池的鳥類種數和數量,以及與時段、天氣、面積等不同因素的相關性。結果發現大多數鳥種不常於中午時段活動,且各水池大多以毛雨時的種數及隻數相對較少,但雨天出現在水池的水鳥數量反而增高。兩個相鄰的水池,面積較大者會吸引較小水池的鳥種,這在「水池非留鳥」的作用比較明顯;而「水池留鳥」的數量則與各水池的面積大小呈正相關,即水池面積越大者發現的鳥種與數量越多。此研究調查顯示水池的面積大小與水池留鳥的資源多寡具正相關,故大面積的人工水池對鳥類的生態保育扮演重要的角色與功能,並進一步指出小??可作為人工水池環境品質及生態條件優劣的良好指標性物種。

微型生物分子偵測器,氧化石墨烯濾紙電阻與蔗糖濃度關係

本研究根基於氧化石墨烯的物理和化學性質,發展出能隨蔗糖濃度改變的氧化石墨烯濾紙電阻。在以漢默方法(Hummer’s Method)製作出氧化石墨烯後,將氧化石墨烯懸浮液滴加於濾紙上,加熱使水分揮發,做成氧化石墨烯濾紙電阻。其電阻表現遵守電阻定律,電阻與濾紙長度有著正線性關係,且其電阻率會因所在環境不同而改變。以濕潤法測量電阻,當蔗糖濃度上升時,電阻率也隨之增加;反之,以蒸乾法測量電阻,電阻率卻會隨著蔗糖濃度上升而下降。在固態電阻中,氧化石墨烯有可能因為與蔗糖分子間的氫鍵作用而彼此靠近,使電子更容易在石墨烯分子間移動。此特性使氧化石墨烯濾紙成為一個可任意塑形、又可敏感於環境變化的偵測器。