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國中組

旋轉乾坤

羊蹄甲的果莢有漂亮的螺旋引起我們的興趣。 我們除了收集各式各樣螺旋果莢進行分析,也將果莢浸水切片成各種不同紋路的方向,再利用烘箱進行實驗,我們得到的螺旋主因是:果莢中的纖維紋路方向是斜直線,果莢乾燥時紋路相互靠近產生密合的力,及纖維變短產生收縮的力,此兩組力量同時作用造成螺旋,並利用彈性膠帶模擬纖維的力反覆實驗來印證。 我們也利用鋁箔紙(兩面材質不同)模擬果莢外型進行實驗,探討果莢彎曲度、腰身等對螺旋的影響。 最後,我們設計出與常見單螺旋樓梯不同的『DNA雙螺旋樓梯』,它類似兩條單行道,上下行走不會相遇錯身。我們還設計出『螺旋週期表』,比起平面週期表,更強調每一原子接連不斷的循環特性。

旋風登台,引領流「型」—探討台灣島嶼地勢對颱風流型變化之影響與模擬

為了分析颱風是否受到台灣地形影響而改變風場,本研究分析近20年間29個西行颱風,以全台20個測站風向資料,繪製流型圖,將颱風在不同位置時的環流特徵進行分類,也製作氣流裝置搭配保麗龍沙模擬各種流型。我們一共分出12種颱風流型,選擇路徑1~5號西行颱風進行流型分析,颱風離台灣較遠時(123.5∘E),有尾流區或背風渦旋產生;離台灣較近時(122∘E),不同位置有顯著的流型差異;過山後(120∘E),在其餘位置也都有地形效應;1號路徑颱風,氣流主要由南沿山往北吹;5號路徑,氣流主要由北沿山往南吹。實驗模擬,用乾式氣流場搭配保麗龍沙在直進型、螺旋型氣流場中觀察滯流區及尾流區等結構,使用熱線式風速計,並繪製等風速圖獲得與實際流型資料相似結果。

他來「電」了〜使用水耕植物培養液於化學電池之研究

本實驗旨在以簡單的化學電池,使用水耕植物的培養液體作電解質,代替植物工廠的電源裝置,達到節省能源的效果。首先測試增加光照時間是否可以促進植物生長,在經過多次測試及嘗試栽種水耕植物的實驗,增加光照時間確實可以讓多數植物加快生長速度,對於產能可以有所提升。 利用各種不同電極進行組合,選取其中電位差較大的電極組合,連結LED組,經過最長8小時放電的測試下,都能持續維持LED之亮度。最後在測試補充培養液中鋅離子的實驗中,約放電4小時,即可達補充鋅離子之濃度。在考量溶液內金屬離子的濃度,改以其他效能更好的化學電池(如燃料電池)或配合植物工廠配件,開發新裝置,可以讓植物工廠提高效益,達到節能之目標。

透視法中的尺規作圖

透視法在建築圖學上是常被使用的方法,例如一點透視、兩點透視、三點透視等。透視法在文藝復興時期對繪畫也產生重要的影響,例如馬薩喬的「聖三位一體」。 我試著不使用幾點透視的看法,而是對透視法建立一個模型,再根據這個模型中得到的性質,去進行一般化情形的尺規作圖,並對透視法中常用的理論進行驗證。 作品說明書中所有的幾何圖形,都是利用Geogebra自行繪製而成。

紙漿污泥資源回收製成固態衍生燃料

造紙廠在生產製程中會產生紙漿污泥,而污泥的特性為高含水率、不易脫水、短時間內容易發臭(主要成分包括碳、硫)等缺點;但分析熱值(平均值2,800~5,000 kcal/kg)後,發現它高於一般有機污泥(如下水道淤泥)等。2013年發生油安風暴,國內廢食用油無處可妥善處理,本設計基於回廢生能的觀念,將紙漿污泥及廢食用油兩項造成環境污染的燙手山芋加以結合再利用;先以紙漿污泥與廢食材黏結混拌再成型等程序、投入廢食用油中進行脫氧改質反應,發現含水率明顯降低且高於一般固態衍生燃料(RDF-5)熱值範圍(3,500~5,000 kcal/kg)與煤炭熱值相當、且能長期保存、高燃燒效率、燃燒後殘餘物質可做為土壤改良劑、降低污泥清除處理費用,具回收能資源價值與降低污泥乾燥所需的成本支出…等眾多優點。

海梨柑的另一片天

本研究以在地芎林鄉鹿寮坑特色橘類「海梨柑」為探討樣本,在不同溫度及時間下,利用不同溶劑-水和酒精,進行植株不同部位-皮、葉、枝的萃取,以碘滴定法與DPPH清除率測試萃取液的抗氧化力。由實驗結果得知:抗氧化力以皮>葉>枝。而不論在皮、葉、枝,均以水萃的抗氧化力優於酒精萃取,且高溫萃取較低溫萃取佳。我們選擇最具抗氧化效果的高溫(100℃)、水萃、4小時、海梨柑「皮」之萃取液,進行稀釋及冷凍(-20℃)保存之抗氧化測試,結果可知稀釋後的萃取液之抗氧化力具有濃度趨勢,且在冷凍保存6週後,抗氧力只下降約1/5。最後,將其應用在海梨柑化妝水的配置,約相當於50ppm維他命C的抗氧化能力且有著淡淡的橘皮香氣及溫和(pH5.5)不刺激皮膚的優點。

有誰『感』進來!?〜探討不同植物對周邊植物生長狀況的影響之研究

此研究想了解不同植物對周邊植物生長狀況是否有影響,針對水稻(水田)及玉米(旱田)作為此次研究主題,觀察是否會對周遭植物產生化感作用的影響。由實驗結果得知水稻抑制其他植物生長的能力很強,但水稻無法抑制部分物種,可能是這些物種有適應性,或是水稻可以促進其生長。玉米可以抑制植物的生長高度,但對覆蓋面積影響不如水稻明顯。根據化感作用所造成的影響,水稻應可作為天然的除草劑使用。未來可以繼續針對不同的植物做研究,進而找出更好的天然除草劑,以取代化學成分的除草劑,如此不但省錢更能保護環境,達到對大自然的永續經營。

「蚓」出生機

本研究以不同微生物發酵方式(EM 菌(Effective Microerganisms)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、蔡十八菌、木黴菌(Trichoderma))養殖蚯蚓,並固定牛糞、紙污泥與太空包與其 他輔料(米糠、蔗渣、果皮、腐葉)成分(原料來自雲林縣工、農業廢棄物),並用本土種的 掘穴環爪蚓(Perionyx excavates)分解,以室內分層式堆肥採收蚓糞,再用機械篩選出高純 度蚓糞;以雲林縣農作物:小白菜(西螺鎮)、香瓜(二崙鄉)、番茄(口湖鄉)為實驗作物,探 討蚓糞當有機肥,作物生長與甜度變化;並將蚓糞與剩料(純度較低)運用於雞場除臭功 能,經實驗結果顯示,蚓糞用於農作物與除臭皆有顯著的效果呈現。

農夫的好夥伴—和雜草說再見

木瓜種子外層的膠狀物質(假種皮或外種皮)中可能含有植物生長抑制物質,所以將此物質撥下配成溶液,希望此溶液能用來抑制雜草生長。我們以常見的鬼針草種子為測試對象,也使用了番茄的假種皮配成溶液,觀察並記錄下抑制種子萌發的最佳方式。以下是我們在這次實驗所發現的: 一、 當假種皮在抑制劑內的比例愈高,抑制效果愈好。 二、 番茄和木瓜配置抑制溶液,木瓜的抑制效果較好。 三、 青木瓜和熟木瓜配置抑制溶液,青木瓜的抑制效果較好。 四、不同植物的測試,如綠豆和鬼針草,抑制溶液有不同的效果,希望抑制溶液能不影響作物。 本基礎實驗期望可用於農地雜草的抑制,以天然的物質取代化學藥劑,讓丟棄的木瓜種子,廢物再利用。

"黏"綿不絕─液體黏滯性對物質沉降影響探討

我們偶然觀察到水族箱的幫浦設施,發現氣泡在水中上升的軌跡飄浮不定, 又一次在浮力的實驗中,觀察到密度大於水的溶液中物質上升速率比起水慢,我 們推論出是黏滯性造成的影響,我們進一步選用水、甘油、膠水這三種黏滯性差 異大的溶液,以及改變甘油濃度,再設計出夠長的壓克力管,觀察氣體、固體在 三種溶液中行進的差異,在實驗及影片分析後推論出結論,當溶液黏滯力小時泡 泡在溶液中的行徑較不穩定,當溶液黏滯力大時泡泡在溶液中的行徑較穩定,因 此我們就利用其軌跡、氣泡外型、偏移角度的變化,定義溶液的黏滯性範圍。另 外在實驗中發現影響泡泡速率的因素有太多,黏滯力與速率之間不會出現線性的 關係,因此不做深入探討。