全國中小學科展

國中組

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。

絲路之旅

採集的原始蜘蛛絲在拉伸過程中,其拉力強度並非保持一定,而是在剛開始的時候達到最大值,之後就快速的下降,直到後段才逐漸呈現穩定的拉力,而表現的特色主要是延展性,只有達到高應變情況下,才轉變成為以彈性特色為主,但超過24.5%應變之後,絲線就開始被破壞。將絲線經過加熱或溶劑浸泡處理,將降低延展性及增加彈性特徵,且於低應變時就會表現出來,但同時也可能會將破壞點降至較低應變量。蜘蛛原絲或經過處理的絲線,最高的彈性量約在7.5~12%範圍。

帥哥美女看過來,美白防曬靠這台!!太陽能晶片用於紫外線強度偵測之可行性研究

為了開發以太陽能晶片做為感知器的紫外線即時監控自動防護系統,我們研究了兩種太陽能晶片發現,使用多晶矽Multicrystalline)型太陽能晶片即可利用太陽輻射強度與紫外線強度強烈的相關性達成紫外線偵測的目的。 若使用III-V族三接面太陽能電池(GaInP/GaAs/Ge)特有之物理特性,磷化銦鎵(GaInP)吸光層更可針對太陽光譜中紫外線成分(波長<400 nm)作偵測。實驗證實電池之電流輸出將受限於磷化銦鎵(GaInP)吸光層。利用上述太陽能晶片特有之物理特性,配合簡單電流檢知電路設計,即可設計出即時偵測太陽光譜中紫外線強弱的裝置。 本裝置另外加入以紫外線強度作為參數控制的伺服馬達,可以自動啟閉遮陽罩,以達成即時偵測紫外線,與室內紫外線防護自動化的目的。

今晚你想來點什麼?漂浮的地球還是幻視旋風—探討浮空投影的效果及應用

本組的研究是關於浮空投影,藉由不同形體、不同比例的投影器實驗,得出透明膠片製成下底邊長1cm、上底邊長6cm、高 4cm 的梯形所組成的四面柱投影器為最佳比例。進而實驗改變投影器顏色、材質以及不同內容物和重疊擺放的效果。實驗顯示:以透明光碟盒及透明膠片為投影器,投影效果佳。投影器盛裝透明碳酸飲料,不影響成像效果,且透明碳酸飲料有氣泡,投影效果較為絢麗,進一步可應用於飲料吧牆及飲料瓶投影。利用環氧樹脂製成立體投影器,投影效果佳可做成的模型基座,應用於生活。再將投影器具製成治具,成本低廉又方便教學及推廣。最後因應現在疫情,浮空投影可提醒家人小心防疫;或是讓顧客在購買東西時透過浮空投影廣告,減少接觸進而防疫。

一刀切圓-探討多圓切割面積比

本研究靈感來自2013澳洲數學能力測驗中級卷第22題,我們發現直線L分割互相外切的兩圓,其無陰影面積與有陰影面積形成固定之比例關係。於是我們繼續探討直線L分割多個圓時,第k個圓與第一個圓的面積關係,得知圓的個數(k為奇數或偶數)會影響其比例,無陰影面積及有陰影面積皆存在半徑平方比的關係。接著,我們將總陰影部分面積固定,探討其與第一個圓之面積比例關係,並利用數學歸納法整理出關係式。 最後,我們改變直線,利用折線來進行分割,進一步探討其面積比例關係,並進一步延伸至球體,發現平面切割多個球時,第k個球與第一個球無陰影部分及有陰影部分的體積亦存在半徑立方比的關係。

人參與紫外線的對決

本次研究主要在比較經不同種類人參(紅參、花旗參、東洋參)培養後的酵母菌(真菌)牙斑菌(細菌)對紫外線的抗性。此次研究分別採用天然紅參、花旗參、東洋為研究對象,加熱至110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃,取相同體積添加於酵母菌菌液與牙斑菌菌液,於30℃震盪恆溫培養箱中培養2天,塗菌液於固態培養基上,置於32℃培養箱中照射紫外線,照射時間分別為10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30分鐘。實驗結果發現,加熱溫度在120℃~125℃時,經人參(紅參、花旗參、東洋參)培養後的酵母菌(真菌)牙斑菌(細菌)對紫外線的抗性均明顯提升。

用白努利定律分析影響風力發電的因素

我們先開發有風罩的風力發電機,已証明風罩能提升或降低發電電壓,讓我們對其中的物理原理更有學習興趣。風力發電機要迎風才能有最大的發電效率,由牛頓定律和白努利定律解釋尾翼如何讓風力發電機迎風。白努利定律解釋了為什麼風罩截面積愈大發電效率更高,而康達效應告訴我們發電機的位置也是重要關鍵。

墩的好—柔性葉片環圈預防橋墩周圍侵蝕之相關探討

本研究主要目的為探討柔性葉片環圈是否能有效減緩橋墩周圍侵蝕,並在何種條件下效果最佳;本研究運用自製的水道模型,等比例縮小碧潭大橋及柔性葉片保護工,設置不同的葉片形狀、不同環圈排列方式及三角形排列時不同的頂角,會對流速、橋墩周圍侵蝕及周邊地形造成何種影響,最後拿實驗中最好的比例來和消波塊比較效果。 由研究結果可知,柔性葉片環圈能有效減緩橋墩周圍侵蝕,且當選用三角形的葉片時,其效果較佳,而安置環圈時,將其排成頂角面對水流的三角形,成果較佳,且其成效也較消波塊好,推測可能可以產生分流的效果;叧三角形排列的夾角,應與橋墩之間存在特定比例關係,而非越大越好或越小越好,以結果來看,60度夾角最佳。

來自平方的九

延續研究從101開始到10000的數,把數據加廣,探討1到10000之間的數是否有其他變化 的可能性,或是否有其它不同的新發現。先將其每一個數平方之後,再連續做其數的「平方 的和」以及「和的平方」,經過繁複的計算過程後可推論出每個數的「平方的和」以及「和 的平方」,計算結果都會歸到某一個數值;有些數值彼此之間也具有某些規律性。

三圓共構-探討圓心和直線交點間關係

利用「三角形兩邊之和大於的三邊」的概念,將任意△ABC的三頂點設為圓心,各頂點對邊長為該頂點之半徑畫圓,讓此三圓定兩兩相交於兩點。本研究以作圖與觀察為出發點,利用GeoGebra軟體,觀察到此三圓兩兩相交所形成之三條共弦相交於同一點P,並發現固定B、C兩點,移動A點時,P點位置的改變。過程中我們逐步推測與猜想,最後著眼在只討論A、B、C、P四點坐標位置的關係,在固定B、C兩點的條件下,移動A點觀察P點軌跡,及移動P點觀察A點軌跡,從中我們發現了這些移動軌跡會形成二次曲線,並將這些有趣的現象加以證明。