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國中組

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。

善變的水

我們的實驗首先對水的溫度與體積、密度之間的變化關係作印證。接著以兩種降溫的方式作觀察,第一種是從水面冷卻(模仿自然界,冷空氣在湖面使湖水降溫),紀錄水在降溫過程時,上層水與水底的溫度變化,從而了解水體內部的對流過程。第二種是從水底冷卻,再紀錄水面與水底的溫度變化,並比較與第一種冷卻方式的差異。最後再以簡單且實際可觀察到的實驗來證實水的對流過程。

數理乾坤~異中求同

本研究主要探討多邊形數字方塊,以一組具相同公差或公比的數字,運用加、減、乘、除等不同運算符號,計算各邊中點的新數字且不斷往內層演算。為了快速獲得結果,導入Excel軟體來輔助,並進一步觀察最後結果是否收斂或具規律性?過程中發現加法運算,可以首項、公差、多邊形邊數、層數四個量去推導出一般式,以獲得多邊形每一層的數字總和,也可以利用其反求相關數值。減法運算,在2的m+2次方多邊形且具相同公差時,其運算結果都可以在N+2層時歸零。除法運算,將相鄰的二數以大數除以小數後,採用不同的進位法,在2的m+2次方多邊形且具相同公比時,其運算結果都會收斂至1。至於乘法運算在五邊形以上,具相同公差或費氏數列所產生的數字都會收斂至0。

回收式.自製光觸媒–廢水脫色大作戰

光觸媒在生活中相當熱門。本研究旨在自製二氧化鈦光觸媒用於淨水並著手製作其薄膜使易於回收,或具磁性吸取再利用。 過去科展沒有自行合成光觸媒的作品,這是因為製作上需要毒性較高的藥品。實驗中我們找到「檸檬酸鈦」來源可以在「水」中利用簡單的沉澱反應製作TiO2,但得到的TiO2粒徑小,淨水後的過濾十分耗時,所以試著將其製為通透性薄膜,實驗發現:市售的「保利龍膠」有利於組裝薄膜,其中調和膠比例(醇/膠)為1:1~2:1,膠材比例(調和膠/粉體)為4.5:1~9:1之間,能固定粉體卻保有通透性,能促進薄膜於日照下使亞甲藍模擬廢水迅速脫色。 實驗也嘗試利用檸檬酸鈦結合Fe3O4製成具磁性的TiO2,嘗試了不同作法,終於製作出兼具良好脫色效果及良好磁性的磁力光觸媒。

鉛金一髮~利用自製的光度計與奈米金檢測溶液中鉛離子的濃度

為了能快速且低成本地檢測工業廢水中鉛離子的濃度,本研究利用奈米金溶液遇Pb2+會產生顏色變化的特性,搭配自製光度計,成功地檢測鉛離子溶液中Pb2+的濃度,靈敏度可到5x10-5M;若再搭配沉澱法,便可將鉛離子從重金屬混合液中分離出來,並單獨檢測其濃度;本組在實驗上模擬了工業廢水,配製出同時含有Pb2+ 、Cu2+ 與Ag+的重金屬混合液,並成功且準確地偵測了鉛離子的濃度;利用本研究所發展出來的沉澱流程,若混合液中同時含有Hg2+、Cd2+、Ag+、 Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+與Pb2+等重金屬離子,仍可成功偵測鉛離子濃度。 此外,本研究利用自製光度計檢測出奈米金結構易受低溫(0℃以下)、酸與電解質的影響,但較不受到高溫、鹼與非電解質影響。

色光影響渦蟲生長與覓食行為記憶的探討

渦蟲本身具有負趨光性,是由於牠的感光眼能夠感應光線而作出的反應。而本實驗透過研究渦蟲在紅、黃、藍三種色光中的趨向性(相較於白光,渦蟲是否偏好紅、黃、藍光),並且從渦蟲的細胞修復、記憶性等方面著手實驗,觀察不同色光對渦蟲這二個方面是否有影響。根據研究結果,相較於白光,渦蟲對紅光較具趨向性,且在細胞修復、記憶性此二個方面,紅光之結果皆較佳,黃光次之,藍光則明顯不利於渦蟲。未來我們可再更深入研究渦蟲的神經系統,進而推論為何不同色光對渦蟲會有此影響,在醫療的色光應用上也能有更進一步的發展。

火龍升起-探討火龍捲的特性

本實驗分別以50、70、90度三種偏斜角度的12片導流板圍成一圈做為實驗裝置,若導流板偏斜角度、氣流旋轉半徑、燃燒面積越大或是氣流流入速率變快,火焰高度會越高。火苗以下流入的氣流會促使火焰升高,愈低處的幫助愈大,火苗上方流入的則對火焰產生抑制作用。火龍捲的火焰愈高、甲醇蒸發速率愈大,導致甲醇的液體溫度愈低,此結論和科學人的推測完全相反。導流板偏斜 70 度時,甲醇的蒸發燃燒和氧氣的供應組合會使燃燒效率達到最高,使火焰上方燃燒後甲醇蒸氣殘留量最低。對水的加熱結果說明:火龍捲裝置比起對照組,使火焰較穩定、直立,且燃燒較完全,在有開風扇的情況下,也不易被風吹斜,因此能有效加熱,其中尤其是 90 度的表現最好。

源源不絕---以環溫變化設計生態池汙水淨化系統

根據統計,全球有6.63億人口缺乏乾淨的飲用水,非洲婦女們每天約有1/4的時間在挑水。為了幫助他們,設計了無負擔且高效能的汙水淨化系統。為了使汙水能更快蒸發,維持高溫並產生溫差變化,因此使用照光無死角的透明壓克力半圓球,中間放入有聚焦功能的菲涅爾透鏡,底下再放上黑色平底鋁鍋吸熱導熱!為了使水蒸氣能更有效率的冷凝成水滴,產生壓力差而加速帶動整個系統,所以使用鋁管為冷凝管,並將它呈現螺旋狀,增加與水的接觸面積,再接上集水瓶。而集水器另一端的鋁管,則是為了帶動冷空氣的對流,甚至能防止已冷凝到集水瓶中的蒸餾水蒸發,達到最高的冷凝效率。

「菇」「果」之「膠」-探討百香果果膠與香菇幾丁聚醣複合物性質

百香果皮、菇類和茭白筍殼為常見農業廢棄物,我們從百香果皮萃取出果膠,菇類萃取幾丁聚醣,改變幾丁聚醣與果膠的比例合成不同複合物,測量對水、油及染料的吸附,當複合物果膠的比例增加,吸水和油的比率會上升,亞甲藍及甲基藍均以物理吸附為主,隨果膠添加量增加,亞甲藍在1:3後低濃度有化學吸附;將不同纖維長度的茭白筍殼製成紙作為基材,複合物塗佈在紙上測吸水、吸油和作用力,當筍殼紙纖維越長拉力會越大,但厚度也越厚,故應力反而越小;筍殼紙添加複合物後吸水和吸油性質會受到共同的影響,吸水和吸油率在複合物1:5時最佳,而筍殼纖維1cm>打散;筍殼紙添加複合物後打散纖維的拉力有明顯提升,但筍殼纖維1cm則無明顯提升。

當圓外切多邊形遇上Brianchon定理──Brianchon定理在多邊形上的探討

本研究從「圓外切四邊形的兩組對邊和相等」性質開始探討圓外切多邊形的邊長關係,進而發現奇數個邊的圓外切多邊形之邊長與切點所分割出的線段有規律的關係。再從「必有內切圓的三角形中三條角邊連線段交於內部一點將原三角形分割成三個圓外切四邊形」[2]出發,尋找四個邊以上的多邊形會有內切圓存在的條件,最終發現圓外切多邊形的判別條件,特別是在偶數個邊的多邊形中,得到Brianchon定理在圓外切n邊形(n=8、10、12、…)上所有對角線會共點的推廣結果,以及塞瓦定理在此種n邊形上的推廣結果。