全國中小學科展

國中組

氣曝曝-生物曝氣法進行酸菜水降解可行性之探討

酸菜水 農業生產過程中產生的副產品在醃漬酸菜過程中,土壤被廢水污染嚴重鹽化,付出慘重成本。本研究利用接觸曝氣法來嘗試解決酸菜醃製廢液中的汙染物,分別探討曝氣槽形狀、濾材種類以及複合式曝氣裝置,並加入枯草桿菌來探討pH值、濁度、COD、污泥產生量的變化與差異。研究結果發現無論哪種槽體在不添加濾材下表面積與細菌依附空間不足,無降解作用發生;矩形槽適合採用平板形濾材,圓形槽適合採用K1濾材;而我們研發的複合式曝氣裝置無論是在COD、濁度以及汙泥產生量都是表現最佳的。

橫帶人面蜘蛛空間分布之探究

橫帶人面蜘蛛於野外可同時看到單獨結網及群聚結網之空間分布方式,依野外調查及室內實驗發現,不論是單獨結網及群聚結網,均以腹面朝向光源,且群聚結網者腹面與背面之光照度差明顯較大,即光對比度較高,捕蟲率實驗結果顯示,蜘蛛本身的存在會增加網上捕蟲率,且群聚結網者明顯高於單獨結網者,推測應該是蜘蛛身上特定色斑會吸引獵物,而在群聚結網環境下,因為光對比度大所以色斑更明顯,更容易吸引獵物,所以較陰暗環境下,蜘蛛容易形成群聚結網;但根據光譜分析,蜘蛛背面反射率更高,推測蜘蛛不以背面朝向光源,是因為雖能吸引更多獵物但也更容易吸引捕食者,故蜘蛛才以腹面朝向光源,而在背面再加上裝飾物,以氣味來吸引獵物。

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

鑑色~藍染動力進行式

傳統藍染,染個深藍的布,要反覆浸染洗個二、三十次才行,而每一次的洗滌,都是藍水對環境的污染! 我們設計的鑑色儀,光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液,讓光敏電阻感光後,測量串接的電阻分電壓大小,可製作檢量線定量染液濃度;染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後,測出同區塊面積的色布RGB值,再以線上顏色代碼轉換工具,轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構,不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速,也成功的加入順逆轉軸之動力輪替,解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等,讓精準快速的藍染文化成為可能。

如「膠」「飼」漆—天然黏膠作為魚蝦飼料中的黏著劑

本研究透過預備實驗,發現日常生活中方便取得的天然黏膠可作為魚蝦飼料黏著劑,接著設計三個部分實驗進行探討,分別為(一)飼料對水質的影響、(二)飼料對魚蝦飼養環境的影響、(三)飼料對魚蝦的誘食性。研究結果發現,天然黏膠中以秋葵膠最適合作為飼料黏著劑,其綜合水質數值穩定、具較佳魚蝦誘食性、飼料無發霉情形等特質。而自製飼料經烘烤可加速其固化,但高溫除了會影響飼料內營養組成,也會使飼料膨脹形成浮粒飼料,而不適用於底棲動物。飼料總表面積越大具有較佳的魚蝦誘食性,但相對的其對水質具有不良的影響。本研究結果包括TDS數據、七合一水質測試、易發霉與否、製作方便與否等,提供大眾自製魚蝦飼料時應用參考。

飛天魔板~探討利用強力磁鐵配置磁浮滑板、磁軌之設計及其應用

本實驗藉由3D建模及雷切加工方式將廢棄木板精準建置具有不同磁鐵間距的磁浮滑板與磁軌,再藉由磁鐵擺放位置的配置優化其移動效率。實驗中對滑板重量、軌道傾斜角度及軌道表面粗糙度等參數對其移動的效率進行探討。實驗結果顯示當軌道上方磁鐵的排列與地面垂直磁浮滑板的平衡最佳,且磁浮滑板磁鐵的配置是影響平衡的重大因素,研究中發現滑板底部磁鐵數量4個並取10mm-16mm間隔排列且磁鐵必須在最外緣平衡效果極佳,且磁軌之磁鐵間距利用鐵線緊結合到寬度約2mm時具有最佳的移動穩定性。將上述實驗成果應用於「 你推我跑」、「水上漂」等平衡遊戲活動時,可讓參與者體驗如何控制磁浮滑板及增加其滑行速度。

3D紙片離心機在混合物分離的應用

準備科展題目時,搜尋到紙片離心機,該設備利用旋轉紙張圓盤達到高速的分離效果,以此裝置協助非洲疾病盛行地區進行血液離心及分析。 以紙片離心機為主題,實驗設計探討紙張材質,尺寸及重量;線的材質及長度;孔的數量及距離,採取不同方式組合測量紙張圓盤轉速,實驗結果以西卡紙為材質,半徑4或5公分,重量約10.0公克,孔的數量為2或3孔,孔距1.0公分,轉速較高效果較好。 西卡紙裁剪後規格無法一致,決定採3D列印製作出圓盤,以手動方式轉動毛細管吸入之不同澱粉或鴨趾草混合液,進行離心分離及分析。 實驗結果顯示,3D列印圓盤高速轉動後可將混合液中固相與液相分離,未來希望可以比較3D列印圓盤結合毛細管,在分析化學上進行更廣泛的應用。

風吹砂—大風吹模擬沙子沉降實驗

本實驗是用電風扇當作風源,針對揚塵的落沙量及落沙區域進行縮小規模的模擬實驗。目的是找到擾流板的角度與間隔的搭配,期望能在揚塵發生時,透過擾流板將落沙的範圍縮小。 我們測量後確定風速衰退與距離有著高度相關的關係,風速衰退又會加速沙子的沉降。所以只要找出角度和間距的最佳組合,就可以有效著攔阻飛砂。 根據我們的數據,我們發現間隔對加速落沙沉降的影響比角度還要大。且有擾流板遮蔽時,落沙量都較無遮擋時集中。其中使落沙區域縮小最有效的組合是60度的夾角搭配15公分的間隔,這樣的搭配可以使落沙區域較無遮擋時減少16.7%。但如果是要阻擋砂子或是有效將沙子集中,最有效的搭配是120度的夾角搭配15公分的間隔,可比無遮擋時增加約10%。

以離子推進系統為例-探討電暈反應在離子通路中推力、性質變動之研究

本研究由高壓電和火箭得到靈感,嘗試自製一離子推進器模型。本組亦嘗試以不同金屬針、間距、金屬針種類及銅管長度、數量來觀察其離子推進器推力大小,找出推力最佳的組別和其狀態,並試圖探討高壓離子通路間距不同之電暈性質。實驗後發現,離子引擎推力最佳設計為正極為6.5公分長不鏽鋼針、負極為3.5公分長銅管七根、間距0.3、0.5、0.6公分較佳,推測是由於離子通路反應方式、氧化面光潔程度及極端表面積影響推力變化。亦發現部分金屬針有氧化情形,希望能找出不易氧化的方式。為探討推力與通路電學性質,本研究亦設計一套電路,了解高壓離子通路電阻、電壓、電流關係,並和推力實驗比對。未來我們將探討不同種金屬針離子通路性質。

Old葉 土積層-落葉堆積對土壤影響

為了了解學校落葉堆積對土壤和生物會有什麼影響,我們挑選學校不同種類的落葉,觀察它們長期堆放地點;另外收集這些落葉堆放到土壤上,在不同時間測量土壤的各種性質,最後對他們拍照和記錄;落葉用水萃取後加到培養皿的土壤裡觀察發芽比率;最後堆積後的土壤種小白菜,觀察有什麼影響。結果顯示初期落葉層對土壤溫度有明顯降溫效果,對土壤的水分、酸鹼質、生物、結構也有影響。1個月內落葉堆積的土壤和落葉的萃取液會抑制發芽,但兩個月後影響不明顯,而且對小白菜的發芽和成長有幫助。自然落葉堆積對於植物的成長幫助大於壞處。