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國中組

微型電解槽中的陰陽海

很多電解質容易電解,反應後酸鹼性常會改變,而紅鳳菜因顏色隨pH值不同有明顯顏色改變,且水溶性好,可以成為不錯的酸鹼指示劑素材。所以本研究以紅鳳菜汁當作電解質與酸鹼指示劑,並設計微型電解實驗裝置。以碳棒當電極、培養皿當電解槽,改變電解質濃度、離子價型、陽離子水合能力、陰離子性質、溫度等條件,然後用穩定的5V電源供應器接電極去電解。由於選擇的陰離子都是不易丟電子的原子團,正極半反應式完全相同,在碳棒正極都會變成酸性,馬上產生一圈明顯深紅色。如電解質導電度越大,產生電流越大,正負離子移動速度越快,碳棒邊緣的深紅色會變色越快。以測量到深紅色出現時間的倒數當反應速率,可以探討不同變因對離子遷移速率的影響。

競色~校園植物的最後樂章-有染最美

植物不僅花草、葉子可以染,連老樹上的鬚、砍下樹幹上的皮、種子與果實等都可以染! 我們發現,白布去漿、濃染,植物經煮染及上色時間越久染色效果越佳;前媒染比後媒染的顯色效果為佳;先加媒染劑再加染材染色,最後再用媒染劑定色的效果則最佳。 除了以App辨色可以輕易的辨別布料的RGB值外,我們以不到15元的光敏電阻,在麵包板上串接不到1元的180Ω電阻及回收的手機變壓器插頭連接省電的3w超亮光LED燈為光源,成功的製造出第三代吸光儀,其感光電壓線性趨勢線的R2值可達0.99,選植物染液稀釋後配製不同濃度做出的檢量線辨色R2值也達0.9以上,可以定量染後的廢液濃度,回收再利用。

以比例探討四邊形面積等量三角化

研究目的有三:(一)探討平行四邊形n切等分點的數量。(二)探討梯形n切等分點的數量。(三)探討任意凸四邊形n切等分點的數量。結果如下: (一)平行四邊形之2n切等分點共有(n+1)2個, (二)若將梯形切成n等分三角形,則令上下兩塊三角形共可切成(αi+βi) 塊,並利用梯形之性質代入後求出其n切等分點為Σ(n-αi-βi+1) 個。 (三)若將任意凸四邊形ABCD切成n等分三角形,則將頂點坐標化並分三種情形: 1. 若X點在四邊形內部時,即p+q+r+s=n,其中p, q, r, s ϵN,若交點(x1, y1)與(x2, y2)相同,則比例成立; 2. 若X點在頂點上時,即AE=CG或BF=DH,由克拉瑪公式可知,若△=△x=△y=0 ,則比例成立; 3. 若X點在邊上時,即q+s+r=n、p+q+s=n、p+q+r=n、p+r+s=n,其中p, q, r, s ϵN,由三點共線可知,若行列式為0時比例成立。

水 正!不正?油關係

本研究發現將水加熱一小段時間後會出現溫度與加熱時間會成線性關係,但是當水溫升高至八十幾度後,因水開始大量蒸發,水溫與加熱時間關係圖則開始轉成非線性關係。另依實驗結果發現會影響溫度與加熱時間關係圖(以水為例)的因素有:(1)加熱方式(2)蒸發散失的多寡(3)輻射散失的多寡(4)受熱面積的大小(5)盛裝的材質。最後建議國中教材要進行溫度(變化)與加熱時間關係實驗時,可以在操作步驟中加入少許沙拉油,可以讓實驗結果更符合實驗公式。

機不可失,有影否?

本校距離桃園國際機場相當之近,又剛好位於飛機降落的必經之路,時常見到影子從校園中經過,在如此得天獨厚的環境之下,可用太陽的仰角再配合二年級學到的畢氏定理進行飛機高度的計算。 本研究係用兩次的畢氏定理,先將飛機影子和觀測位置做一次畢氏定理後,再配合太陽仰角與地面形成的三角形做一次畢氏定理可求得飛機的高度,並與flightradar24比對當時的GPS高度。 研究結果顯示,用此方法算出來的飛機高度,與實際GPS顯示的飛機高度相當吻合,甚至達到精準的程度。

黑棘蟻的一例多休-黑棘蟻覓食與分工行為之探討

我們研究螞蟻的分工覓食行為,這是螞蟻集體行為的具體表現。我們選用規模不同的兩個黑棘蟻蟻窩進行實驗,對個別螞蟻進行塗色編號,方便於實驗中辨認螞蟻。我們設計了可以有效觀察覓食行為及可調控的覓食變因(食物離巢距離、食物數量、斷食時間)的實驗裝置,經由計算蟻窩內螞蟻的平均覓食出勤率,量化螞蟻的分工覓食行為。實驗發現,不論是面對單一或多重固定的覓食環境,黑棘蟻並不會因為蟻窩規模的大小不同而有比率懸殊的覓食出勤率。我們實驗數據的高度一致性,並非偶然,這是螞蟻集體行為特徵的一個具體呈現。

環保潔淨的扶持-免外接電源手扶梯紫外線UV-C滅菌機

本研究利用能量轉換定律、簡易機械單元、輪軸與齒輪、法拉第電磁感應定律、光滅菌應用,結合生活、資訊、運用科學、符合環保、經濟效益,針對大眾輸送,日常所使用的手扶梯,能更環保、更綠能、減少人力、提升安全、保障使用者安全,我們創作了「免外接電源手扶梯紫外線滅菌機」。 對傳統手扶梯扶手帶清潔方式及扶手帶可能在反覆運轉使用時成為傳染媒介做實務了解。從第一代原型機到第二代結合除汙、清潔的刮片及滾輪,符合定期保養原則,至第三代的構造改良及增加清潔滾輪,符合環保、衛生、潔淨、安全等效益外,並且申請了國內外新型及發明雙項專利,希望我們的創作能為世界環保更盡一份心力。

酒不醉人人自醉

經實驗結果驗證,簡易飲酒估算表及呼氣及血液酒精濃度估算表,計算出的數值是具參考價值的,雖然不同個體差異大,但無論你對酒精(乙醇)的吸收或代謝速率不同,實測結果都不會高於估算值。 女性體內酒精的平均代謝速率1.91小時較男性2.63小時為快,飲酒後臉部顏色也與酒精代謝有關,臉色越紅的人需要越長的酒精代謝時間,對乙醛敏感的醉酒反應也較明顯。 喝酒前、中、後飲用葛根、葛花茶,確有降低醉酒的身體不適反應及加速酒精代謝的效果。

廢粉筆的環保變身秀

廢粉筆,不再是一般非資源垃圾了!我們以教室的廢粉筆為設計中心,獨創出多種實驗方法及設計裝置,也可做出許多綠色化學實驗的具體成果。 硫酸鈣成份的廢粉筆,可簡易再生或與陶土混合製成多種工藝品、分子模型球;碳酸鈣成份的廢粉筆,在短粉筆上畫電解通道可快速節能的比較出1滴電解液的綠色化學實驗。 我們自製的多孔性粉筆陶珠及連續吸附裝置,利用其多孔性及電燒後分解的成份,可中和酸性、吸附廢氣及吸附水中有害的重金屬離子物質。最後,我們還將吸附重金屬離子的粉筆陶珠,回浸到酸液中溶出重金屬離子,由可定量的一滴電解反應檢測,其在負極可析出金屬銅證明多孔性粉筆陶珠具有水質預防性把關及水中環境監控記錄的功能。

風起「電」湧 - 人工智慧於風力發電效率探討

本研究的目的是探討:運用人工智慧輔助設計風力發電機的葉片,以提升發電的效率。我們從二維葉片剖面出發,以NACA5410翼型為原型,利用XFoil翼型設計軟體與人工智慧找尋最佳升力與最佳升阻比之剖面形狀,經由風洞實驗得到理論值與本文實驗具有相似的趨勢;接著我們基於該剖面形狀用3D列印製作了長方翼,實際裝上發電機後也證實,最佳化後的葉片顯著比原型表現更好;我們接著把實驗擴展到三維,即漸縮翼與翼尖小翼,透過實驗證實這些技巧對於風電效率有顯著的助益;而除了幾何形狀外,因配重可儲存動能的特性,我們也探討葉片設計的結果對配重的影響;最後,由於最佳升阻比之葉片有較低的能量損耗,排列風電機組的組合也得到更好的效果。