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國中組

利用密閉容器中氣體壓力變化測量易溶於水不規則形狀物質的體積

我們利用波以耳定律推演出的實驗,希望達到和排水法一樣的效果,測量易溶於水不規則形狀物質的體積。實驗主要是探討波以耳定律是否能夠同樣測量出易溶於水不規則形狀物質的體積,我們重複多次測量了不同質量的氯化鈉與蔗糖,透過觀察壓力的變化,並代入公式算出體積。實驗結果發現:這個方法可以取代傳統排水法來測量易溶於水不規則形狀物質的體積,是一個不浪費水又省時且不會汙染待測物的好方法。

海「蛞」天空-揭開眼斑多葉鰓的秘密

眼斑多葉鰓Plakobranchus ocellatus體型扁平狀,身體兩側和頭部的斑點通常較大,眼點位於頭部中間的後側,身體內側佈滿葉綠體。 具有極佳的保護色。交尾時,交尾器會發出藍紫色螢光,並表現出有趣的『交配三部曲』。產卵處跟交尾器一樣在身體右前方,卵團為逆時針旋轉,受精卵約在排卵後第2.5小時進行第一次卵裂,約3天會發育成面盤幼蟲,幼體具殼。成體具有明顯的趨光性,對於色光的偏好依序傾向為:白光>紫光>藍光>綠光>黃光>紅光。當長波長的色光(紅、黃)與黑色做選擇時,做了折返的行為。 光合作用氧氣生成量與同重量石蓴比約為3:20。在紅、黃光有較高的氧氣生成量,在藍光中,光合作用產量少;白光在與各色光相較之下,擁有最高的氧氣生成量。

「電」擊「污」散

本研究利用電解反應技術來探討含水污泥脫水之效率,由於處理污泥的成本往往過高,而電解反應脫水能有效降低其成本。一般帶濾式機械設備脫水後含水量通常超過50%,且裝置龐大十分耗電。而我們利用簡易的裝置,以小型電解反應進行實際脫水,在18-36v的電壓下,進行2hr脫水處理,其脫水效果目前可達到31.3~45.1%。而在含有重金屬的電解液中也能達到30-40%的脫水效果。最後我們改以垂直式的脫水裝置,其在陰極脫水效果更能達到40~50%,值得進行後續污泥脫水的研究。

焦耳電力公司-榨乾廢電池電力之研究

「廢電池」的電壓已不能讓原有電器正常地使用,但其實裡面還是留有電力。因此我們想要探討如何有效地取出這些能量並加以利用。 先分析「焦耳小偷(Joule Thief)線路」,接著討論影響榨出電力的因素,如線徑、線圈數、繞法、鐵芯大小與形狀等。結果發現增加線圈的圈數、適當的疊繞在鐵芯上可以進一步提高電壓,振盪頻率與責任週期也會同時受到影響。 我們創作出「整合型廢電池電力榨乾裝置」,實際回收廢電池並榨出電力。接著發現一顆廢電池約可榨出六百多焦耳的能量到超電容裡,經我們測量的機械效率反推可知,廢電池的電力應該還有兩到三仟焦耳之多。 這些榨出的電力未來可以應用在耗電功率較低的綠能電器或是透過「假電池」的設計讓廢電池起死回生。

『質』接『槓』上幾何

首先,利用槓桿原理及質量中心的概念,探討有關三角形的共點問題,並以分點公式為輔,求得內心、旁心、垂心、外心、奈格爾點、格高尼點及Mittenpunkt點的坐標。 我們從傅海倫教授所發表的一篇研究報告「物理原理在數學中的應用」,順利推導出垂心的坐標,並結合垂心及外心的證明,配合槓桿原理,重新證明出尤拉線定理。 利用質量分配及槓桿原理進行推證過程中,我們發現奈格爾點、格高尼點與垂心證法雷同;Mittenpunkt點與外心的證法雷同;而格高尼點(Ge)、重心(G)及Mittenpunkt點(M)具有三點共線及GeG:GM=2:1的性質,與尤拉線定理的證法相類似。 最後,列舉一些實例以槓桿原理做不同的思維運算,發現槓桿原理對國中生而言,在特定題材的教學及解題上,會是一項不錯的輔助工具。

影響草王-銳頭瓶爾小草生長與分布的因素

有「草王」之稱的銳頭瓶爾小草(Ophioglossum petiolatum Hook)為台灣短草地常見的小型厚囊蕨。它出現在校園花圃中,但分布很不平均。我們根據光線、溫度、溼度、土壤pH值與伴生植物的影響,研究銳頭瓶爾小草在校園的分布。本研究發現:1.銳頭瓶爾小草喜愛冬季早晨由南方照射而來的暖陽,且照射時間需超過6小時,較適合銳頭瓶爾小草的生長;2.由西北射來的午後陽光,由於溫度太高,無法促使其生長;3.馬櫻丹會抑制銳頭瓶爾小草的生長,使其無法生長在種植馬櫻丹的花圃。

臺南海邊的前世與今生

我從臺南市嘉南療養院旁的水果園露頭上採集了許多貝殼化石,也到臺南龍崗海邊觀察海浪沖擊沙灘上的泥砂,也採集現生貝殼和挖掘地層中的泥砂。從觀察臺南龍崗海邊採集的泥砂特徵,以及在實體顯微鏡觀察貝殼及有孔蟲,和嘉南療養院旁水果園中的泥砂、貝殼和有孔蟲化石相比較,發現有許多相似的地方,都是屬於淺海環境。這與相關文獻中相吻合,同時證明水果園在5800~7200年前是海岸沙灘環境與現今的龍崗海邊有著相同的生態環境。

探討「植物染料敏化光電池」發電效能及改良式光電池適用性之分析

植物染料敏化光電池是藉由太陽光來激發植物色素中的電子,以引發一連串的光反應而產生電流,其在環保與經濟上的應用,遠遠超過現今普遍使用的太陽能電池。本研究分成兩大部分,第一部份,以一般光電池的製造方式,從蔬菜色素、電解質溶液、色光的種類及濃度等變因找尋最佳的發電條件;第二部分,為改良光電池,我們嘗試固化碳粉、二氧化鈦,並利用洋菜粉將蔬菜色素與電解質溶液果凍化,來改進光電池攜帶不便的缺點。我們更製造出光電池的反應載體,以提升電壓的穩定輸出。研究結果證明,在強酸溶液與藍光照射下,光電池可產生最大的電壓;且改良式光電池在穩定供電及組合串聯兩方面產生不錯的效果。

風生水起-直立式風力魚塭曝氣器之研究

雲林沿海地區的養殖漁業,每每因為風災停電而飽受損失,有鑑於此,我們想設計不需電力的增氧設備。於是我們想到應用簡單機械結構、輪軸、齒輪等元件,成功的組裝了一台運轉良好的風力驅動曝氣裝置,將風力直接轉為機械動能,並透過實驗測量其性能與相關參數,找出了最佳化的風葉片寬度、受風角度與葉片數量的組合,水中溶氧量的測定。並且也將此裝置實際至野外漁塭測試,證明了本裝置的可行性。 我們的研究對於魚塭的養殖用戶而言,可以節省了大量電費及降低設備的成本,是魚塭的養殖用戶的好幫手,我們的創作免外接電、更環保、更綠能也能提升安全,希望我們的創作-直立式風力魚塭曝氣器能為世界環保更盡一份心力。

「冰」消瓦解-洋流對浮冰的影響之探討

洋流亦稱海流,是具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動。惟有在陸地沿岸,會因潮汐、地形及河水的注入等影響其變化。在平靜的海面底下,正在不停的流動,把極地的冰山,推向各大洋,我們的研究有關於洋流、浮冰。發現洋流流速越快,冰山溶化越快,軌跡的偏移率也較高;而洋流管徑大小、流量對浮冰則沒有太大影響;洋流深度越深,流速越慢,溶化越慢,偏差率越高;浮冰越大,溶化越慢,偏差率也越小;洋脊距離越近,偏差率越高,洋脊夾角在60o時偏差率最高。實驗一.(一)、實驗二、實驗三、實驗四的結果可利用最少的資源找出冰山的軌跡,以警示正在航行的船隻。