全國中小學科展

國中組

「油」什麼差別?

探討不同濃度含氟樹脂對不同針織物(擦拭紙、尼龍布、不織布及碳纖維布)疏水疏油及油水分離的影響。根據實驗結果,含氟樹脂的添加能使不同針織表面具有超疏水疏油性及油水分離特性。針對以上結果,可以歸納以下幾項重點:氟比例的增加對於尼龍布液滴接觸角沒有顯著的影響,但當氟比例高到1%以上,其水接觸角皆大於160度以上。尼龍布具有次微米級的纖維,需添加較高比例的氟,才能達到疏水效果。相較於擦拭紙與不織布針織表面,尼龍布不僅分離速率快,亦可達到油水分離性能佳的優勢。因此,水的接觸角越高,油的接觸角越低,水與油的接觸角差異越大,此油水分離膜的效果越佳!而碳纖維厚度越厚雖然有利於疏水性能提升,卻使得分離速率慢且由水分離性能效率低。

圓來這麼多變-黑白幻彩

為了解黑白間隔圓旋轉時為何出現彩色圖案?我們在不同種類的光源、不同的光源閃爍頻率、不同圓盤轉速及使用高速攝影來觀察間隔圓旋轉後的影像,尋找黑白間隔圓與出現彩色圖案之間的關連性。我們發現黑白間隔圓旋轉時出現彩色現象時,光源必須閃爍、光源必為線光譜,光源含有螢光物質,並且發現燈管內的螢光物質吸收紫外光後所釋出的白光,可使黑白間隔圓旋轉時出現彩色圖案,而LED燈泡是藉由藍光激發黃色螢光物質後發出的白光,則無法出現彩色現象。實驗進一步發現,若燈管螢光物質的某一光源在發光後至熄滅之間產生發光時間延長的遲滯現象,將會是黑白間隔圓旋轉後所出現的顏色。

喝水鳥能源運用

我們藉由喝水鳥的擺動,造成線圈與磁場相對運動,依據法拉第及冷次定律,產生感應電流。 由於喝水鳥是透過溶液揮發進行能量轉換,因此推測濕度對其有影響,經實驗證明乾燥時喝水鳥的效率較潮溼時高。 我們以酒精燈加熱喝水鳥周圍環境溫度,探討溫度對它的影響。經實驗後證實環境溫度也是影響喝水次數的因素。環境溫度過低,喝水鳥的喝水次數會降低。 我們將“讓喝水鳥多喝水”設為目標,因推測溶液會對其喝水次數產生影響,所以我們調配了多組不同的溶液進行實驗。發現95%的乙醇效果最好。 結合以上實驗,發現喝水鳥裝置在溫度高、乾燥的地方,喝95%的乙醇,效果會最好,因此希望能發展成”利用室溫環境熱能來發電”的綠能產品。

凡飛過必留下玄機-珍珠東飛機的飛行奧秘

本實驗藉由製作珍珠板飛機,期望能夠多了解一些飛行的原理。在翻閱了一些文獻的資料之後,發現影響飛行的要素主要有「機翼形狀構造」、「發射仰角」、「重心的位置」等。我們分別對這三個因素做研究,並根據所得到的實驗結果做出其相對應的討論。最後我們找出了實驗中最適合於飛行的各種參數設定。

獨居蜂hostel?-獨居蜂人工巢室最佳化

獨居蜂是一種沒有社會性行為的蜜蜂,多樣性高但豐富度逐年遞減。市面上已出現了許多提供獨居蜂居住的人工巢室,然而實際效果未知,於是我們利用隨手可得的竹子與木板探討自製獨居蜂旅館的可能。野外觀察結果顯示,獨居蜂偏好入住於竹管、內徑0.7~1.0cm、深度18~26cm、離地高度80~140cm、背陽、靠巢室邊緣等,我們也發現獨居蜂築假巢的行為,真假巢的比例約為1:1。接著將各項觀察結果做成實際的最佳化獨居蜂人工巢室,與市售的獨居蜂旅館放置在實驗樣點一個月。在野外樣點中,自製的獨居蜂人工巢室六角形與星形築巢率分別為33%和47%。此研究結果證實了獨居蜂人工巢室的最佳化條件有助提高使用比例,將對獨居蜂保育與研究提供基礎且重要的參考資料。

風力發電之葉片設計及其應用

風力發電是將風能轉換為電能的一種發電方式。以風力發電來節能的構想,可能由於能\r 源短缺,環保節能概念的提倡,近年的科展作品很多,市面上也有很多販賣自製的風力發電\r 機的產品,放在家中頂樓的地方來儲存電能,而我們的科展主要是想探討葉片如何設計才能\r 得到最好的發電效果,所以實驗過程主要是在探討葉片的迎風角度、形狀、數目、面積大小\r 對發電效率的影響。藉由轉動的原理,我們估算出葉片的迎風角度在0 度至45 度之間會有最\r 佳的轉動效果,經由實驗的測試發現葉片迎風角度在20 度左右,可以得到最佳的轉動效果;\r 也由轉動的原理,在相同的風力下,轉動慣量(由葉片質量及葉片距轉軸距離所決定)愈小轉\r 動會越快,實驗後也可得知葉片形狀、數目、面積會影響到發電效果,最後找出發電效率最\r 佳的葉片來製作風力發電的手機充電器。

「石」來運轉,神奇「墨」測-利用廢乾電池製成石墨烯口罩及其PM2.5、甲醛去除效率探討與應用

本研究利用廢乾電池中碳棒製成石墨烯,並探討去除PM2.5及甲醛最佳條件,最後成功應用於生活中製成多效合一的口罩。研究發現:①電壓愈高石墨烯生成量愈高、粒徑大小與工作電壓呈負相關、1.5M 硫酸為最佳電解液②石墨烯、氧化石墨烯去除粒狀汙染物PM2.5及PM10效應均優於活性碳,可取代傳統吸附劑③擴散吸附實驗中氧化石墨烯對甲醛去除率83.89% ④石墨烯:氧化石墨烯=1.5:1為最佳混合比例⑤呼吸箱模擬測試石墨烯-氧化石墨烯口罩濾片對PM2.5去除率,91.32%;甲醛去除率,92.06%效果良好⑥自製口罩滙集環保、健康、效能於一身。展望未來:為了永續生存,石墨烯口罩濾片及口罩應繼續開發研究,讓它能推廣使用,使台灣以環保著稱,成為名符其實的福爾摩沙,讓民眾更健康。

「導」力全開,毫秒必「蒸」--探討凹、凸、平介面的蒸發與導流

觀察鋁椅,發現雨後凹凸面的蒸發速率較平面快,推測與水的蒸發和導流有關。研究後發現,是因雨滴被鋁椅凹凸面切割,擴大佔據介面的面積;且凹面因接觸空氣表面積增加,其蒸發速率大於平面及凸面;當雨滴下時,凸面的水又被凹面拉下,導致整體蒸發速率的提升。 各介面的蒸發與導流皆與水滴形狀有關,蒸發過程水量不斷改變,水滴形狀隨之而異。因與介面的附著力不斷改變,故非等速蒸發。凹面寬越窄,兩壁吸附力越強,可拉開水,增加蒸發面積,但太窄則無此效果。凸面越寬,水滴被拉扁,同樣有此效果。因水的表面張力在不同介面,造成導流速度不同。凸面的兩緣會限制水珠的寬,使與介面接觸面積較小,速率較快,凹面因附著力太大,所以導流速率最慢。

圓外切四邊形的多「圓」發展

1. 對於任意三角形都會有一個內切圓,但不是每個四邊形都會有內切圓。具有一個內切圓的圓外切四邊形其兩組對邊長度和是相等的關係;此圓外切四邊形的面積也是該四邊形半周長與內切圓半徑的乘積。 2. 本研究藉由原本可能沒有內切圓的四邊形的一組較長對邊上的點,連接成一條對邊連線段,將四邊形分成兩個有內切圓的小四邊形,或是推廣分成三個、四個甚至更多個具有內切圓的小四邊形,嘗試找出這樣分割的對邊連線段長與原四邊形的四邊長的規律關係。 3. 只要有內切圓存在的四邊形,不管該四邊形分割成一個或兩個或更多個,則此原四邊形面積與諸個小四邊形半周長和內切圓半徑之間的關係式也有一定的規律存在。

微量元素硼對白菜生長影響之探討

(一)本校在台南縣楠西鄉,鄉內山坡地多,大部份種植芒果,近幾年來,農夫噴灑硼素溶液在其果樹上,同學產生疑問,為什麼芒果要噴灑硼素溶液在其果樹上?硼素對芒果有何影響?經查文獻,根據民國六十六年十二月鳳山熱帶園藝試驗分所編印的“芒果缺硼症”中記載,芒果缺硼素,則果實發育不全。楠西鄉內所種芒果,正好有上列病症,故農夫噴灑硼素,主要目的是要促進芒果的果實發育正常。 (二)硼素可影響芒果的結果,因此引起同學研究硼素對蔬菜生長影響的興趣,選擇白菜做實驗。