全國中小學科展

國中組

由廚餘米飯製造酒精之研究

本研究目的是利用學校午餐剩餘的米飯,以多種實驗尋找最省時及最高出酒率之製造方\r 法,且可提升廚餘米飯再利用之經濟價值。研究方法:一是以固態酒麴發酵之傳統方法製造,\r 二是以液態酵素發酵之新式方法製造。初步獲得以下結果:1.以固態酒麴發酵之傳統方法製\r 造酒精:米飯、水與酒麴之最佳重量比例為100%:150%:1.5%,整個製程需20 天左右,平\r 均出酒率約18%。2.以液態酵素發酵之方法製造酒精:米飯、水與液態酵素之最佳重量比例\r 為100%:200%:0.2%,整個製程需7 天左右,平均出酒率約22%。3.使用新式方法之液態酵\r 素發酵,快速、省時且出酒率高,為最佳之製造方法。本法初次蒸餾所得低濃度酒精產品可\r 提供廚房做為菜餚調理之用,再蒸餾所得高濃度酒精產品可作為汽油之替代能源。

我的手電筒一直有電喔!

台灣位於颱風、地震頻繁的地區,1999 年的921 大地震更是令人震撼。大家是否有手電筒用到一半就沒電;颱風、地震斷水斷電時,無法充電;電池缺貨時,無法使用手電筒、收音機呢?我們利用廢棄的玩具、家電中的馬達及其零組件與淘汰的蓄電池,組裝出實用的手搖發電手電筒。我們將馬達當作發電機使用,正好逆向操作:1.「電動機」變為「發電機」。2.「高轉速轉換為低轉速」變為「低轉速轉換為高轉速」。我們的作品有:1.手搖發電單一小LED 燈泡手電筒、2.手搖發電三顆小LED燈泡手電筒、3.手搖發電19 顆小LED 燈泡手電、4.手搖發電蓄電一顆大LED燈泡手電筒、5.手搖發電蓄電三顆大LED 燈泡手電筒、6.手搖發電蓄電三顆小LED 燈泡手電筒。我們所使用的大部分材料都來自廢棄不用,本來要回收掉的電器。廢棄物的再利用,化腐朽為神奇,運用一般家庭電器的故障品再生成實用的手電筒或其他有用的物品。推展這樣的觀念與做法,既省錢又環保。

鈍角三角形能切割成銳角三角形嗎?

一天,上數學課時,老師提出了一個問題:「鈍角三角形,能切割成銳角三角形嗎?」乍看之下,這題目似乎很簡單。班上大將X答道:「這還不容易!」然後很神氣地走上臺去,畫了約十分鐘,臉色逐漸發白,仍解不出來!在班上大將紛紛戰死沙場後,老師微笑道:「這問題不像你們想像的那麼容易,要好好思考,才能解出來。回去好好想吧!想到了寫成報告交出來,加平時分數。」 課後,老師還告訴我們,這題目她已給了三屆學長做過,都沒有人做出完整的解,老師鼓勵我們動動頭腦仔細思考,想出解來,讓大家分享。 敗在一個三角形下,實在心有不甘,於是,我們決定要解開這道題目!

「月」來越好玩

分析台灣1912~2011年的百年月球資料,我們以台灣觀察者看月亮時,發現:(一)月球以螺旋式來回繞地球運行,周期約28天(二)月升、月落方位角及過中天高度角的變化量,有相似的循環週期,將每年最大和最小角度差值的變化量繪成曲線,此圖與正弦定律相仿,且變化與沙羅週期雷同(三)出現正東升西落的機率並不大,平均5~6年才出現一次,而且半個月內月升的角度可從偏北的58°移動到偏南的122°,兩者相差64°,月落也是如此(三)面向南方看見月亮的機率為93.6%,遠大於面向北方的機會(四)過中天高度角的分布與四季和月相沒有太大的關連。做簡易的立體模型和電腦動畫,藉此表示月球運動的軌跡,此外,還自製簡易觀測儀量月距,並利用質量法求亮區百分比。

迷你農場

家中如果沒有陽台、或是因為陽台方位關係,很有可能沒有陽光的眷顧,再加上如果家中有養殖動植物時,每當全家要外出多日時,那些可愛動植物也會因疏於照顧,等回到家時,植物早已枯萎、魚兒因缺氧及缺乏食物而奄奄一息了。為了一次解決多個問題,本組決定以「無人自動化」、「環保又節能」為基本考量,希望能夠利用取得方便的回收資源材料、可組合拆裝模組及應用物理課程中所學陽光、空氣、水三元素來自動維繫基本動植物生命,並實際導入日常生活中來進行驗證,當題目進入到收集資料轉化成資訊時,我們發現到許多前輩們製作水利循環系統都是只有從上而下,浪費了部份水資源,於是本組在製作過程中,目標不僅是完成一個可長期由上而下小小水利系統,並接續可以同時完成由下而上水利循環系統。

「銀」「鋅」送舊-矽藻土添加奈米銀/氧化鋅防黴抗菌大作戰

本科展將市售矽藻土結合奈米銀水溶液以及氧化鋅粉末製作出一個真正具有抗菌、防黴功效的奈米銀/氧化鋅矽藻土材料。首先,探討矽藻土添加石膏、凝固劑以及改變粉末直徑對於成模固定化的影響。接著利用水熱法合成奈米銀水溶液。之後以化學沉澱法合成氧化鋅粉末。最後,則是將抗菌材料與矽藻土結合,再進行抗菌實驗。由實驗結果得知,水熱法使用0.1M的硝酸銀可合成出約10nm的奈米銀水溶液,而化學沉澱法則以0.1M ZnCl2與0.2M KOH原料進行反應,即可獲得氧化鋅粉末。對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及黴菌抑菌實驗證明,當10g矽藻土添加12ml 2877ppm奈米銀則抑菌百分率分別為96.2%、96.7%以及58.5%,若矽藻土添加1%氧化鋅以及12ml 2877ppm奈米銀則可達94.8%、87.6%以及78.1%的抑菌效果。

離子趴趴走--更環保、更輕巧地進行電解、電鍍實驗

1. 在本實驗裏,以膠水代替水當溶劑,結果較明顯地觀察到電解結果。2. 在本實驗裏,發現最好的膠劑成分是洋菜。3. 在本實驗裏,我們用針筒、針頭等器材組裝了【第一代簡易電解裝置】。4. 在本實驗裏,我們發現當連接的電壓超過3伏特,【第一代簡易電解裝置】的鐵電極就會被分解。5. 在本實驗裏,我們設定電解速率的單位為ml/秒。6. 在本實驗裏,我們發現最適合電解實驗的洋菜濃度是2﹪,硝酸鉀濃度是1﹪7. 在本實驗裏,我們用吸管、銅釘等器材組裝【第二代簡易電解裝置】。8. 在本實驗裏,我們發現部分物質並不適合當洋菜的染色材料。9. 在本實驗裏,我們發現銅釘電極間的距離愈大,電解速率反而愈小。10. 在本實驗裏,我們發現【第二代簡易電解裝置】的電鍍效果比課本裝置好一些;並驗證出最佳電鍍方式為電壓2伏特,通電3分鐘。

揭開溶液的五四三

藉著物質可在相同密度溶液中懸浮的特性,利用密度差距極微小的BB 彈,呈現許多溶液中不易察覺的現象,加以研究。本實驗探討許多主題:(一)在溶液濃度與密度的關係研究中,電解質與非電解質有很明顯的差異,可能與溶解後帶電的情形有關。(二)不均勻的溶液呈現水平層狀分布,要使靜止的溶液自行擴散到均勻非常不容易(三)在溶液的溫度與密度關係研究中,在我們研究範圍內溫度每升高10℃密度將會降低約0.001406g/cm3。(四)擴散研究中,不均勻溶液的溶質在濃度愈高的地方擴散的愈慢。

死也要吃的光速巧克力棉花糖

課本第四章提及:光速是速度的極限,許多科學家嘗試測量光速。本研究利用微波爐的電磁波特性簡易測量光速。微波屬於電磁輻射,速度與光速相同。當微波爐加熱含水分又可融化的物質,如巧克力、日式棉花糖,其局部融化點間的距離便可計算出電磁波長;配合微波頻率,便可計算電磁波速度。研究過程中,得到以下成果:1. 改造微波爐運轉與電源控制機制,能測量熱點距離。可利用保鮮膜記錄熱點距離。2. 微波爐測量熱點間距離應為微波波長的一半。3. 利用巧克力測量光速結果,誤差在10%以內。4. 改變介質(巧克力浸泡在沙拉油中)會影響電磁波速度,因此波長也隨之改變。

蝦兵蟹將─讓「磷」不再有問題

蝦蟹殼主要由幾丁質、蛋白質、礦物質三種成分組合而成,重量大約各佔三分之一,本實驗以蝦蟹殼為原料,經由洗淨、乾燥、磨碎之後,再以強酸強鹼處理,分離出幾丁質,幾丁質再經高濃度強鹼反應,製得幾丁聚醣,由於幾丁聚醣可溶於弱酸,因此其應用性較為廣泛。實驗中將幾丁聚醣溶於醋酸溶液,並使用培養皿為模具,製作幾丁聚醣薄膜,探討幾丁聚醣薄膜對於不同濃度及不同pH值的磷酸鹽類的吸附情形,以及單片幾丁聚醣薄膜對於磷酸鹽類的最大吸收量,最後再以真實水體進行測試。實驗的證明可以得知幾丁聚醣薄膜在pH=5.5的環境下對於磷酸鹽的吸附有顯著的效果,約可以吸附0.154mg P /0.2g幾丁聚醣(單片),有助於水質優養化的改善!