全國中小學科展

國小組

無紙袋吸塵器除塵技術運用於室內空氣清淨之研究

本研究主要是希望將「無紙袋吸塵器」之除塵技術應用在室內空氣清淨之上。 首先,選定PM2.5為空氣汙染檢測標的。然後,利用電腦課學習之Arduino套件,編寫程式並組裝SHARP PM2.5感測器。 接著,探討無紙袋吸塵器之除塵原理,並改良結構以應用於空氣清淨。 研究發現:設計良好之「氣旋除塵筒」,確實有很好的清除PM2.5效率。清除PM2.5效率良好的氣旋除塵筒:1.能產生結構札實的氣旋結構、2.直式比橫式效率高、3.加長氣旋除塵筒長度能夠增加清除效率、4.抽氣孔與進入室內空氣孔分開,並將抽氣孔位於側邊可以增進清除效率、5.增加風扇風力也可以增加清除PM2.5的效率。

「鉛啟永恆」~ 自製環保永恆鉛筆

在網路、手機興盛的情況下,一般傳統鉛筆被使用的機會逐漸降低,但鉛筆對小學生而言還是最常用的書寫工具。而近來有號稱「環保永恆鉛筆」,強調免削、免買筆芯還可持久書寫,甚至還被當作精品高價販售。讓身為小學生的我們會想要了解這種新產品的書寫效果、售價、使用的評價等。經過深入了解發現市售環保永恆鉛筆筆芯成分標示不清且書寫字跡顏色較淡;加上為了減少書寫時的施力讓書寫更省力,所以一般傳統鉛筆使用者在選購筆芯時日漸傾向選用筆芯較軟但顏色較深的1B、2B 筆芯。因此我們試著用五金行或市面上就能買到的材料,利用簡易工具與方法自製金屬筆芯,希望能找到書寫字跡顏色比市售環保永恆鉛筆深的金屬筆芯材料成分。

冷氣位置對教室內溫度影響之探究

溫室效應導致夏季愈來愈炎熱,為提高學生學習成效,2020年行政院頒布「班班有冷氣」政策,但也可能造成電力過度使用與缺電問題。為解決缺電問題,除了持續發展綠能發電科技外,如何節能或是提升冷氣設備效能,也是有效的方法。本研究以冷氣裝設位置、教室風扇風向、室內二氧化碳含量為實驗主軸,藉由Arduino UNO與溫度感測器記錄教室內溫度分布,搭配二氧化碳檢測儀偵測二氧化碳含量,以科學數據找出最佳的冷氣裝設位置,可使教室內溫度達到最均勻的分布。研究結果發現在相對位置裝設冷氣,風扇不要運轉,同時打開窗戶,可避免冷空氣的聚集,加強冷空氣在教室內的流通,有效提升冷氣的使用效能。

河川小「壩」王—「丁壩」對河川挑流、緩流之影響探究

本研究是在探討丁壩對河川挑流、緩流之影響,而經過實驗和統整後,我們發現: 河流在經過河道彎處時,會造成攻擊面。從實驗得知,若在攻擊面前、中、後設置丁壩群及護腳工,可以有效的挑流及減緩流速,因此,在模擬河道的實驗中,發現在不同彎度和寬度的河道,所使用的都是透水、平行丁壩,且丁壩長度是河道寬的三分之一,可以有效挑流及緩流。最後,我們用塊石工法模擬設計丁壩、護腳工和落差工發現,塊石工法可以有效的挑流及減緩流速,在丁壩前後形成的淺瀨和深潭可以讓魚類生存;又在沉積位置設置魚穴,形成另一種魚類生態和水草在此美化環境,讓環境與生物在此處共存。

風到哪裡去了─氣流附壁作用之探討

「附壁作用」是指流體遇到障礙物(例如氣球),流體會沿著障礙物曲面流動的現象,並產生推往流體方向的作用力(氣球的舞動,2021)。於是採邊想邊實驗邊修改的模式來探究氣流附壁作用。研究結果發現: 一、 氣流經過正角柱體時,會沿其側面流動且其底面邊數愈多愈明顯。 二、 氣流流經直圓柱體時,會分為兩股附壁在兩側運動,到了另一端時再匯集成一股往前進。 三、 氣流經過球體所產生的附壁作用,能使球體穩定飄浮,並帶動球體產生偏移。 四、 氣流會從側面有斜度葉片沙漏型圓柱體的縫隙中流出,且附壁在曲面上形成一直環繞的現象。 將氣流一直環繞的特性運用於日常生活上,或許可設計出便利於生活的科技產品。

攜「手」相「聯」-以到手香與海藻酸鈉交聯開發新型抗菌用品的可能性之研究

新冠疫情影響了人民原本的生活型態,抗菌產品不僅迅速且持續被開發。到手香是長年生的天然植物處處可見文獻中提到其精油具有極佳之抗氧化、抗菌及抗發炎等生物活性。本次研究以到手香與海藻酸鈉交聯-開發新型抗菌球皂的可能性。以球殼形成的完整性、平均膜厚、包覆能力觀察交聯程度。實驗證實,到手香的確與海藻酸鈉發生交聯反應。且在搜尋文獻過程尚未發現有相關發表。期望藉於此研究,不僅能延伸開發抗菌產品亦能達到以天然植物作為交聯劑達到友善環境成效。

哇!我的花盆會吸水~探討潮解物質在環保花盆上的運用

經由測試不同種類與比例的潮解物質吸水效果實驗中,找出從空氣中吸水效果最佳的潮解物質配方,並將此配方搭配不同種類、重量的天然物質,製作出既安全環保又具有最佳吸水效果的潮解物質混合物配方「氯化鈣 13g+二氧化矽 2g+水13g+活性碳 2g」。另外我們從校園植物葉子纖維中找出製作效果最佳的東方紫金牛和茉莉花製作成環保花盆,並檢測薄、中、厚三種厚度的植物纖維搭配最佳潮解物質混合物配方,在溫度 34°C、濕度 62%和溫度 25°C、濕度90%環境中的吸水效果,並將最佳潮解物質混合物配方放置在自行設計的內、外兩層環保花盆縫隙中,經由溼度計檢測證實 14天內花盆土壤溼度都維持在潮濕等級,花盆內的植物也能生存良好,成功製作出能吸收水分的環保花盆。

「睡睡」平安-扁蝸牛的休眠行為之探討

我們探討扁蝸牛休眠行為發現:一、休眠時殼口有透明或白色薄膜;休眠以垂掛黏壁、倒掛黏壁、殼口向下及殼口向上;攝氏27度相對溼度50%開始休眠,相對溼度75%時沒有休眠;偏好向光源於深色及光滑面休眠。二、休眠後醒來伸出先以腹足推開薄膜;殼口透膜比白膜先醒來伸出;相對溼度提高與同伴喚醒是影響醒來伸出的要素。三、喚醒行為以接觸薄膜,或爬過螺殼;喚醒行為對同伴影響有薄膜破洞、薄膜變透或伸出爬行;喚醒同伴1隻的比例最高;飢餓及飽食組在菜園對同伴都有喚醒行為。四、只有成蝸對成蝸有接觸膜的喚醒行為;距離小於2cm時會接觸膜喚醒同伴的比例較高;推測喚醒行為不是為了吃薄膜,可能是為利於族群生存繁殖的利他行為值得進一步研究。

螳螂捕食行為之生物力學初步探討

成功捕食獵物對於動物的生存是非常重要的事,本研究在探討螳螂捕食行為的生物力學,瞭解螳螂的前足拉力大小以及影響拉力的可能因素。在前人的研究中很少探討到螳螂的前足拉力,本實驗透過探討螳螂的種類、體長以及螳螂爬行物體的表面材質與前足拉力的關係,我們發現:不同種類的螳螂,若是體長相近,也會產生相近的拉力;螳螂的體長越長,所能產生的拉力越大;體長小的螳螂,拉力比較容易受到不同爬行表面材質影響。我們觀察實驗過程,猜測螳螂的中、後足可能有助於螳螂固定在物體表面,此固定能力是否影響前足的拉力值得繼續探討。最後,未來可能根據我們的研究成果進一步評估螳螂的體重和拉力的關係以及螳螂體型和棲息地植物形態是否具關聯性。

「葉」!「螢」在起跑點!~葉綠素的螢光強度與抗氧化力強弱的研究(以地瓜葉為例)

上自然課時提到葉綠素使我們產生好奇,我們改進前人拍攝激發光譜的儀器開始做探究,結果成功組裝出讓激發光譜可直接拍攝的儀器,而不需長時間曝光 60 秒以上, 改良了研究上的方便性,我們以酒精萃取地瓜葉的葉綠素,透過臭氧氧化葉綠素與碘滴 定的方式,驗證葉綠素具有抗氧化力,並在所拍攝的穿透光譜與激發光譜中看到葉綠素 濃度與螢光強度的變化,發現葉綠素具有螢光自體吸收的現象,而使螢光強度並不見得濃度越高而螢光強度就越大。最後我們綜合穿透光譜、激發光譜及碘滴定的方式發現葉綠素遇到酸、鹼、加熱和照射紫外光時都會影響葉綠素螢光強度與抗氧化力強弱。 (相關單元:自然與生活科技,康軒版,5 上第二單元,植物世界面面觀)