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國中組

「碳」危觀止-自製微型化學儀器,檢測空氣中一氧化碳的含量

近年來一氧化碳中毒事件頻傳,此時我們想瞭解是否能有一種有效測出一氧化碳氣體的方法。但據所查的資料顯示,目前市面上的偵測方法不外乎儀器太貴、偵測溫度太高或是鑑別度較低等困擾。因此,我們想要找出有更好偵測一氧化碳的方法,於是我們收集資料,經過詳加比較後發現,CO(羰基)會與過渡金屬離子形成錯合物。根據實驗得知,在稀醋酸及硫酸鎳的溶液下,對偵測CO 存在有良好的效果。再配合LED 燈、光敏電阻及三用電錶,自製出「攜帶式微型雙打氣化學儀器」,最後再接上自製電路及蜂鳴器,對偵測空氣是否含有一氧化碳有高的相關性,並能有效的檢測出一氧化碳的含量。本自製微型化學儀器對一氧化碳的檢測分析結果,其 [COppm] = 2×107 × [偵測時間× 0.9]-2。

呼風喚雨

「大雨大雨一直下???? 」想要讓天空中的水掉下來(降水),可不容易!首先,一定要使空氣中的水氣達到飽和。但不是飽和的水氣,就會凝結而降水,往往還需要空氣中的小微粒(例如:灰塵、煙、花粉?)附著,才能形成小水滴或冰晶,而這些小微粒就是我們所要研究的對象~凝結核(condensationnuclei)。凝結核的種類非常多,我們可運用人工的方式,將凝結核散佈在空氣中,除了讓小水滴附著外,也可降低溫度,增加凝結的效果,達到降水(圖A)的目的,這就叫做「人造雨」(rainmaking)。期望我們的實驗能找到最佳造雨的條件,除了解決缺水的問題,還能兼顧自然環境的保護。此外,古代人們擺設香案,祭天求雨,其實是以燒出來的煙飄到空中,做為凝結核,達到下雨的目的,這是有科學根據,與神蹟無關喔!

砂子比熱的測量

對比熱大小不同的物質加熱,比熱小的物質溫度上升較快。當比較水與砂子受熱後溫度上升的難易時,除了考慮比熱大小不同外,另外,不可忽略水與砂子兩種物質的主要熱傳播方式並不同—水主要靠「對流」,而砂子主要靠「傳導」及「輻射」,水的「對流」對砂子的「傳導」要快,因此,對水加熱時,整體的溫度比砂子均勻,比砂子先達到平衡。本研究主要從水、砂子加熱過程溫度分佈情況做起,進一步利用水的「對流」傳熱較快的特性,以水與砂混合求砂子的比熱,更進而利用水與砂子的不同比例混合物(加熱後溫度較均勻)與不同溫度的水混合,檢驗砂子的比熱,並與前述結果比較。最後,對定量的水與砂分別加熱七分鐘後,停止加熱,從兩者各處的溫度變化,推測水與砂子的熱傳播的快慢。

舞台上的光與葉─研究光合作用產物及碘液呈色的改良方法

由於參加學校校內科學博物館解說,其中有一單元為『光合作用』,使我們回想到一年級的生物實驗也有相關的研究─「植物光合作用產物」,實驗並沒有成功,詢問過其他班級、老師實驗的結果後,發現也同樣不盡理想,於是就在老師的建議下展開了一連串有關的研究探討及改良實驗。為避免酒精隔水加熱的危險性,本研究小組以『電茶壺』加上『安全開關』來代替加熱裝置,使用上非常便利、安全。本研究結果發現,校園植物材料的選擇以嫩葉、少毛狀物、葉片較柔軟、角質層薄之葉片,如大理花、向日葵;日照長度以六天為主,選擇可直接照光的葉片。另外為節省藥品用量及減少環境污染,建議碘液用量濃度為 10?15%的稀碘液即可。本研究小組也建議,以密封袋裝染色後之葉片,效果良好,更可使用二次染色延長十字的定性效果,以作為長期保存之用。

不可思議飛行體---四臂式迴力鏢的研究

緣起老師的示範演示-迴力鏢飛行演示(國中理化課本第一冊第六章),展開艱辛的路程。首先是迴力鏢投擲器的設計,利用蘆筍的特性使迴力鏢和投擲器分離是我們得意之作。利用投擲器,我們可以研究迴力鏢飛行軌跡和投擲力、旋轉速度、仰角、傾斜度、葉面弧度都有密切關係。為了解釋飛行軌跡的變化,我們著手設計風洞,以測出迴力鏢在飛行過程受力的變化。我們利用菜市場廢棄的方形保麗龍盒加上麵包店的生日蛋糕盒蓋,就組成了簡易而實用的風洞。這又是我們就地取材的傑作。利用風洞裝置我們可以測出抬昇力的大小和風洞、葉面弧度及旋轉速度都有著密切的關聯。最後我們利用風洞所得的數據,合理解釋飛行軌跡的變化。

智慧方塊挑戰之旅

智慧方塊是一個常見益智拼圖遊戲(如【圖一】),如果經過旋轉或翻轉之後,其解視為相同,我們可以使用一套系統的方法儘可能找出它的解,其方法依序是: 一、 尋找單邊組合:其可能性共有449種可能(《附錄一、單邊組合一覽表》)。 二、 決定第?邊:將第?邊的圖形分成兩大類:(一)方塊I在邊上、(二)方塊I在內部。 三、 完成四接邊:利用Microsoft Excel電子試算表,透過「頭尾接邊」與「方格坐標化」的方法,判別四接邊的可能性。 四、 填入內部圖形:再利用Excel電子試算表,透過「方格數字化」的原理,幫我們判別「有可能」將剩餘方塊填入的情況,之後再以人工方式檢查解的可能性。以下是我們找到解的情況: 一、 由於我們決定的第?邊具有方向性,可能的重複解只有22個,我們需將之扣除。 二、 相同的四接邊,部份有第二個解,但不曾出現有第三解的情況。 三、 扣除重複解並算入第二解之後,我們一共找到390個解。 四、 在390個解中,方塊I在邊上的有380個(佔97.6%),方塊I在內部的只有10個(佔2.4%)。

國中化學有關聚合實驗設計之改進及應用價值

國中化學第四冊第二十二章「聚合物之製成」,例舉尿素甲醛用濃硫酸做觸媒,合成塑膠。但有部份同學用氫氣化鈉做觸媒時,所獲得的產品卻不是硬塊塑膠,而是變成含有黏性的液體。於是使我們聯想到是否可用此種含有黏性的液體,製成一種樹脂,替代市面上的強力膠;或可防止不良少年吸食強力膠之惡習。於是上過此單元以後,便開始設計實驗,始有大埤國中膠的實驗研究產生。藉此科學展覽的機會,就教各位先進名家,賜給我們寶貴的知識、經驗、好作進一步的探討及改進而有更多新穎實用價廉物美的新聚合物問世,造福人群。

是魚?是蟲?還是糖?─衣魚共生菌分解酵素之篩選研究

「咦?我的書本怎麼破了一個洞?」「耶?我的衣服怎麼變成洞洞衫?」這些對話經常出現在居家寢室中,而兇手就是可能就是灰衣魚。灰衣魚和白蟻都能夠分解纖維素,只是主食不同。灰衣魚主要食用衣服以及紙張,而白蟻則是木頭。我們選擇灰衣魚作為我們的研究題材,到底灰衣魚是如何分解纖維素?這是我想在這個實驗裡知道的。從觀察灰衣魚的外在形態,進一步到探討灰衣魚的腸道是否有共生菌可分解纖維素。 由實驗得知,灰衣魚有小顎鬚來幫助牠感覺食物的構造,以及其步足有跗爪構造和兩種不同的鱗片。灰衣魚的腸道內確實有共生菌之存在來幫助灰衣魚分解纖維素。

是什麼因素影響五寮溪上游河谷的型態?

老師要帶我們去三峽溪及支流五寮溪沿岸作地質考察,以使我們更加了解地質作用的影響。準備資料時,一位住在五寮溪旁的同學提出:為什麼他們那邊的河谷非常開闊,反而在比較下游的地方變成了峽谷?這引起了我們的好奇心,於是決定要特別加以研究。

金門潮間帶『互花米草』對環境的影響

互花米草,是我們這次科展研究的對象,它大多分布在浯江溪口的爛泥巴裡,海濱公園中也更他們的蹤跡。這裡,也是我們數次與它相遇的地方,同時也是激起我們好奇心的地點。互花米草是由對岸漂流過來的外來種,由於繁殖能力強,嚴重影響本土生態,我們藉由觀察互花米草在金門潮間帶的生長情形,及自己種植互花米草等實驗中,了解互花米草,進而研究如何避免它擴展生長範圍。