全國中小學科展

國中組

生於「優」患,死於「氨」樂-西莒水庫資源調查

(一)菜埔沃水庫停用的原因為水質污染造成,本次研究判斷為垃圾場與軍營汙水流入導致。 (二)由實驗數據可以推斷,水質污染導致水庫優養化,造成微生物大量繁殖,濁度、葉綠素、卡爾森指數皆以超標。 (三)觀察到的微生物有水蚤、線蟲、新月藻、星盤藻、單胞藻、四聯原藻、剛毛藻、團藻、劍水蚤、藍球藻等。

以自組修飾光學檢測儀器探討甜菜紅的特性及與銅鉛離子的作用

本研究自組光學檢測儀器,探討甜菜紅與銅鉛離子的作用特性,用於評估含甜菜紅蔬果與銅鉛接觸之食品安全,及應用於銅鉛離子檢測的開發。研究中先測試自組儀器的穩定度,尋找不同色光測定甜菜紅靈敏度及適用濃度範圍,以光譜強度的消退探討銅鉛離子與甜菜紅的作用及不同酸鹼值的影響。研究發現銅鉛離子均會消退甜菜紅的光譜強度,因此在銅鉛接觸下,甜菜紅將有食安的疑慮。研究也發現,在pH 10甜菜紅與銅鉛離子具有穩定作用關係,銅離子在濃度4×10-5M以下有線性關係,偵測極限為0.095ppm;鉛離子在濃度2×10-5M 以下有線性關係,偵測極限為0.25 ppm。因此,利用甜菜紅的光譜強度,有潛力開發為銅、鉛離子的檢測方法。

簡易光譜測量在農藥檢測的應用

本研究旨在建立光譜測量(在農藥檢測方面)普及化的基本需求,希望建構可在普遍環境下使用之光譜檢測系統。 簡易光譜儀中利用卡式馬達與感光元件(本研究中為光敏電阻),旋轉週期與測量時間差,設計公轉式感測系統(the System of Twirl Sensor,文中簡稱STS),提高光譜儀感測之解析度。在簡易光譜儀的核心目標(提高光譜科學普及度)中,加強稜鏡的可採用性。 研究中試著討論光譜和待測物的相關性,並以研究現有光譜為基礎,盼能建立連複方農藥都能預測的方式。

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。

油一好沒兩好──大豆沙拉油使用一次與二次特性探討

最常出現在生活當中的油品是大豆沙拉油,本實驗藉由多種的化學分析方法,探討分析影響油品品質的因素。經實驗後發現,觀察油品密度變化(需以標準品為基準線),可區分油品是否經過化學過濾法處理,若變化度為正斜率,則此油品應經過化學過濾法處理。二次油品(未經過化學過濾處理法),液體密度變化初期最明顯,兩天後變化減緩;層析高度低於空白樣品;紅焰色略增、綠焰色下降;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。而經過化學過濾法處理後的二次油品,液體密度變化差異度與時間成正比;層析高度大幅下降;紅、綠兩焰色強度均下降許多;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。

當拿破崙形不「正」作不「直」時

以類似拿破崙定理的方式,先作一個任意三角形,在三邊各作一個與原三角形相似的三角形,再把三個相似三角形的重心連線,成為新三角形,探討原三角形與新三角形在重心方面的關聯。 三邊所做的三角形依照方向分為順時針旋轉、逆時針旋轉、180°旋轉以及不旋轉,依照三角形位置分為向內作圖及向外作圖,比較各種情況的異同,並試圖分析影響重心相對位置的因素。

庶民的管樂器-吹笛產生薩克斯風的聲音

音樂可以陶冶性情但是購買樂器費用不低,自製樂器時要注意振動的薄膜和共鳴腔體積影響聲音的產生,氣體移動距離會影響駐波的波長導致音調變化、樂器的出氣孔大小會影響薄膜振動持續時間,出氣管深入共鳴腔的距離會影響共鳴腔內氣體振動的持續性,自製的吹笛利用開孔的距離和按孔的指法位置來調節共鳴腔的出氣量比例,就可吹奏出常見低音薩克斯風相同音階的基音,若是利用電腦聲音分析程式則發現二者組成聲音的三要素結果是有差異的,尤其是泛音差異更大,但是一般人的聽覺是不太容易分辨的。

豐年蝦不可承受之「重」-以豐年蝦作為生物急毒性檢測重金屬之研究

本研究以水產養殖常用的豐年蝦(Artemia salina)為材料,開發其作為鹹水水質的急毒性生物檢測方法。以25‰食鹽水照光培養,從耐久卵開始孵化,約經14天發育為成體,以成體進行毒性測試,研究豐年蝦在含銅離子環境的死亡率、游動能力及卵孵化率。豐年蝦於銅離子處理24小時的半致死濃度(LC50)為7.647ppm,48小時處理的半致死濃度為1.251ppm,環境中的銅離子濃度愈高,豐年蝦的死亡率愈高,卵的孵化率也大幅降低,另外,觀察到豐年蝦的游動能力也受到銅離子的影響而變差。因此提出豐年蝦作為良好鹹水水域的重金屬急毒性生物檢測。此外,在pH=6環境下的豐年蝦,死亡率皆高於pH=8的環境,顯示酸性環境較不利於豐年蝦的生存。

智慧節能燈座

本組的研究,是想要設計一個走廊用燈座系統,可以依據目前環境亮度的狀態去控制是否能開燈,並且在電燈開關面板上顯示狀態,讓使用者知道目前是否適合開燈,預防白天環境亮度足夠時還開燈的情形發生。此外,也能在可開燈狀態下,選擇減半亮度,讓照明更有效率、更節能省電。本組在燈座上有設計切換開關,可選擇一般模式或是智慧控制模式,讓使用上更有彈性。

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。