全國中小學科展

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。

明「茶」秋毫…「破壞」手搖茶飲抗氧化力因子(兒茶素、咖啡因、茶胺酸)之探討

本研究以還原力檢測法—DPPH自由基清除力、普魯士藍生成量,探討手搖飲常用添加物是否會破壞茶湯抗氧化因子。我們將添加物分成三類:醣類(果糖、蔗糖、蜂蜜、黑糖)、豆奶類(牛奶、豆漿)、鹽類(食鹽、檸檬汁、醋、小蘇打、海藻酸鈉),結果顯示大部分醣類、豆奶類及海藻酸鈉(爆爆珠主成分)具有降低兒茶素、咖啡因及茶胺酸的抗氧化能力。進一步推論,醣類會阻礙抗氧化物與自由基的結合,而蜂蜜的另類成分(多酚、黃酮類)則提升抗氧化力;酪蛋白、大豆蛋白易與抗氧化物鍵結而削減抗氧化力;鹽類解離時得失電子應可抗氧化,然而海藻酸鈉的多醣體又可能造成氧化的角力。因此,建議未來盡量避免添加醣類、豆奶類與爆爆珠於茶飲。

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。

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。

危險的距離-死神的區域內輪差

隨著時代進步、交通便利,常在電視、網路與報章雜誌上,看見許多發生車禍的新聞,無論行走或騎機車,尤其在十字路口等紅綠燈時,明明有段距離,會不經意的被旁邊轉彎的車輛擦撞到,當汽車在轉彎時,前內輪和後內輪所經過的輪跡,也就是內側前後二輪輪跡的幅度,叫做內輪差,我們在此探討,什麼是內輪差及那些因素會影響內輪差,到底與大型車輛的距離應保持多遠,才能避免擦撞和不必要的交通事故。

生質環保「袋」著走

塑膠垃圾汙染日益嚴重,為了替環境盡一份心力,我們決定研究生質塑膠膜。使用玉米澱粉和明膠為基底製做生質膜,調整各項材料比例,再進行拉力、吸水能力等物理特性及燃燒、土壤掩埋分解測試。發現自製生質塑膠膜的張力能夠高於市售塑膠;燃燒後質量縮減率也可達100%;經土壤掩埋一週後即可完全分解。 我們依據自製生質塑膠膜各種特性考量,選出最佳比例:[0.5%甘油水溶液100mL+2g明膠+2g玉米澱粉+1.5mL醋]生質膜,將其製成餐具外包裝、塑膠背心袋、鉛筆袋、物品外包裝等日常盛裝非水性物品之塑膠袋,證實自製生質塑膠膜可以達到和市售塑膠一樣的包裝及承重效果,丟棄燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量;經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解,達環保目的。

我的超科學搓球術-羽球搓球技術之科學探究

我們對搓球十分好奇,但又掌握不到那飄渺的球感。於是,我們進行文獻探究找出搓球動作的關鍵因素,並著手設計實驗裝置。透過重覆操作此裝置,我們找到最佳的搓球動作--搓球作用力(以通過時間表示)0.05秒至0.06秒、搓角20∘可產生高品質搓球、成功把搓球動作科學化,讓球感能具體呈現。令人振奮的是,我們發現搓球越快時,手越容易出現不易控制的反作用力,應是搓球失敗的主因。 本實驗裝置亦可說是全台第一座搓球動作研究及學習裝置!我們透過此裝置練習搓球,比對實驗數據後,可科學化快速修正動作,可說是搓球的葵花寶典。另外,我們也結合原理分析,提供大家在不同條件下的搓球應對策略以資參考。

圈上的波扭:有趣的滾圈圈

滾子(橡皮圈、踏墊圈及彈簧圈)在轉盤內滾動時,會產生滾動、滑動、跳動、滾滑、跳滾等各種運動現象,亦會有下凹、前凸、上凸、後凸、橢圓、擴張波動... 等各種形狀的變化,並伴隨著滾子周長的增加。透過本實驗可驗證滾子的運動模式受到轉盤跟滾子的接觸面性質、轉速等因素的影響,而滾子在轉盤速度產生改變時,會因為摩擦力及重力的影響,產生後退或前進的現象。透過分析錄影檔,可計算出滾子的後退角及臨界轉速,促使滾子後退角產生改變的因素除了轉盤的材質之外,原因尚有其質量與表面狀態的差異。除此之外,我們又延伸出其他不同材質、大小的轉盤及滾子,嘗試各種組合,也因此發現把彈簧作為滾子時,能觀察到明顯的共振駐波...等有趣的現象。

天洛神兵,黴軍止步~洛神葵對黴菌生長影響的研究

本研究主要探討洛神葵對黴菌生長的影響,以自家栽種的洛神葵為原料,在延緩黴菌生成能力上,成熟的洛神葵萼片較開花期的花苞組佳,而白洛神葵萼片優於紅洛神葵萼片。在培養基觀察下,質量比1:20的乾燥洛神葵萼片以100˚C萃取45分鐘,能有效延緩黴菌的生長,一週的黴菌生成面積小於1%。洛神葵濃度越高,則抑黴效果越好,強制植入黴菌實驗得知,洛神葵萃取液可有效延緩黴菌的生長,以質量比1:10效果最佳;研究中經由萃取液吸收光譜與總酚類化合物含量的檢測結果,推論出洛神葵成分中總酚類化合物的抑黴效果優於花青素的抑黴效果。將洛神葵添加於土司和果凍中皆有抑黴效果,且能延長室溫下的保存期限,是具有開發潛力的天然食品添加物。

酵傲天際──天然水果酵母與麵包黴菌的火花

實驗發現檸檬酵母液的pH值變化量最大,木瓜酵母液甜度變化量最大,而由比例四1(18g): 4(72g): 1/2(10g)的pH值及甜度最低。以蘋果酵母製成的麵糰體積最大,香蕉延展性最佳。不同比例的水果酵母所製成的麵糰依不同水果延展性與體積不固定,其中大多數以比例(3) 水果:水:糖=2:2:1/2體積最大,比例(2) 水果:水:糖=1:2:1/2延展性最佳。橘子酵母麵包幾乎都沒有發霉,而其餘水果酵母大多以比例(4) 水果:水:糖=1(18g):4(72g):1/2(10g)發霉面積最小。依品評結果可發現,檸檬酵母麵包為整體性最佳的麵包。