生活與應用科學科

我們首先從滴水引泉中了解什麼是虹吸現象，探討虹吸現象的操縱、變因；從實驗中觀察水管設置的高低、水流的時間、壓力等各項變因對虹吸現象影響。以及〝不可貪心的魔術杯〞的實驗中，探討倒入杯中的水，如何流出和影響的變因，發現流出水量與彎管在液面下的深度有關，因此可以控制每次流出的水量。我們經由腦力激盪式的討論，又發現它的應用價值，於是我們藉由滴管孔徑大小控制時間間隔，不可貪心魔術杯的彎管控制流量，利用保特瓶設計出第一代的簡易定時定量澆水器。再由實驗記錄和學習單所獲得的經驗，經討論後又設計了更省水、更便利的自動澆水器；結合馬桶、定時開關和抽水馬達等設備，完成第二代的每日定時定量自動澆水器，可應用於定時定量自動捕給冷卻用水或澆花用水，可以簡易完成一週定時定量澆水的工作，若有多餘的水，仍可循環再度使用；特別在種子發芽、小樹苗的培育階段、或冷卻車胎或機械車床等之補給用水。讓澆水工作也能自動化的均衡一下，讓幼苗吸收最適當的水分，長得更健康。

本研究是利用「熱聲效應」來探討聲波冷卻的原理，並製作一個簡單的聲波冷卻裝置，而此裝置分別由揚聲器、共振管、片堆及熱交換器等四個主要部分所構成，並利用聲音編輯軟體讓揚聲器產生所需的頻率之聲波，讓共振管內產生共振駐波使工作氣體能作壓縮及膨脹，並且在片堆內能將聲能轉換成熱能以達到降溫的效果。本研究針對不同的聲波頻率、片堆間隙及熱交換器高度來探討聲波冷卻的效率。研究後發現下列幾點：一、聲波頻率愈高並不能提升冷卻的效率根據聲波冷卻的原理發現工作氣體在進行熱交換循環時有一定的週期時間，當聲波的頻率愈高則工作氣體進行熱交換的週期時間愈短，反而無法有效的進行熱交換使得冷卻的效果降低。二、片堆的間隙大小與共振管內的工作氣體性質及聲波頻率有關本研究的片堆間隙是以 357 Hz 的聲波頻率計算而得，並根據聲波冷卻的原理將片堆的間隙的大小設計成接近四倍的熱滲透深度。經實驗的結果發現在 357 Hz 的頻率下，片堆間隙愈接近四倍的熱滲透深度時所得之冷卻效果愈佳。三、熱交換銅片的高度愈高其冷卻效果愈好本研究在加裝熱交換器的實驗結果發現，於相同的片堆間隙及聲波頻率的條件下，高度較高的熱交換器之冷卻效果確實會比高度較低者佳。

近年來，電磁波對人體的影響，也漸漸的成為現代人值得重視的健康問題之一。而備長炭的生活應用已廣為流傳。其中備長炭阻擋電磁波的功效也受大眾矚目，而我們希望能藉由不同物質，比較出備長炭阻擋電磁波的能力，以及如何運用於生活當中。在第一個實驗當中，我們比較了多種導體及非導體，發現導體對電磁波的確具其阻擋功效，而炭的阻隔效果與其相似或在其之上。於是我們在進行的第二個實驗當中，將其效果運用在手機上，進而詳細比較手機各部位發散出的電磁波強度，發現手機的側邊是電磁波高度散發區域。再以「博士膜」包覆不同質量之粉狀炭，詳細紀錄其數據，期盼能替電磁波對人體影響的問題，提供一個有力的解決方法。

實驗一開始我決定用人力來折斷木條，但我不知道用了多少力才能使木條斷\r 裂，而且實驗採具會不斷的搖晃，所以我決定用自製固定器來固定實驗採具，結\r 果效果很好。這個研究有一個很重要的實驗是實際去用樹枝來模擬斷裂情形，我\r 用六種不同的樹枝來比較之間的抗壓性和韌性，並用乾溼不同性質的樹枝來做比\r 較。最後我用竹子來自製一個整枝的採具，因為後端有旋轉軸的協助，所以讓採\r 具在旋轉時可以省力又方便，之後可以用這個整枝工具到校園去修剪較高的枝\r 條。

影響番茄甜度的因素可能很多，我們以較易實驗觀察的六種環境因子，作為研究對象，結果我們發現： 一、各組實驗甜度比較表： 組別 甜度大小順序 一、酸鹼鹽組 食鹽水溶液 醋酸水溶液 小蘇打溶液 二、廚餘肥料組 豆奶類 果菜葉類 澱粉類 三、水質組 礦泉水 自來水 水溝水 四、音樂組 宗教樂 搖滾樂 悲哀樂 五、葉數組 中葉 少葉 多葉 六、土壤組 沙土 黑土 黃土 二、自製甜度計設計： 在研究的過程中，我們發現市售甜度計有其缺點，激起我們自製甜度計的興趣，我們利用光在不同濃度，有不同的折射率，以半圓透鏡及雷射筆，設計自製甜度計 1.圖示：詳附件。 2. 說明： (1)溶液的濃度越濃，折射角度越小，越向上偏，在反射板上做記號。 (2)以0%、100%做始末點及部分濃度做甜度刻度。

實驗中，先將市售雷射筆與其他光源做比較，再利用照射最遠的光源，配合直角等腰三角形角度與邊長的原理，自治簡易高度測量器，用它來測量實務的高度，且與實測長度做比較。發現我們做的測量器可測得高度約２０公尺的建築物，也可測得不規則物體的高度。解決了我們測量教室高度時，以往的不便，這個方法操作簡單、快速又方便且準確性高。接著我們試著將測量器改放平面式，順利測得小河河面寬度、兩棟教室間的間距…等。又發現可拆下聚光凸透鏡鏡片的雷射筆，照射光源呈矩形且有比例放大的功能，利用它我們做了一個簡易放大比例測量器，用它來測量微小東西，例如：頭髮的寬度...等，並找出放大比例尺倍數與距離之間的關係，真是有趣又神奇。

筆者有一次，觀察洗衣機洗完、脫水後，在衣架上陰乾的衣服，發現衣服上端先乾且感覺較熱，雖然這好像是理所當然的事，但筆者認為生物課本上所說的毛細作用，應該可以讓水上升，為何一定要上端先乾？後來冬天到了，媽媽洗厚重的衣服，在最後洗清時，都有加柔軟精（如毛寶之類），筆者卻發現衣服上下幾乎是同時乾的。另外，筆者從氣象方面的書籍得知，空氣的密度會影響氣流的升降，那為何衣服下端後乾？是否跟水蒸氣含量及氣流有關，故決定著手去調查衣服是如何乾的。

電動車是解決空氣污染的重要工具，而高電能容量的電池則是其動力的來源，除了電池的蓄電量，電池的充電速度同時決定了二次電池在電動車上使用的價值，有鑑於一般傳統定壓充電餘充電後期的低壓差導致充電速度減慢且大量拉長充電時間的缺點，本研究以高電能容量的鉛酸電池微研究對象，研究各溶液濃度、溫度、極板條件下的最佳充電電流，並且將各極板、溫度、溶液濃度下的最佳充電電流以變壓差充電充電的程序應用於電池的充電，結果顯示；使用變壓充電程序之鉛酸電池確實可較定壓充電之鉛酸電池節省一半的時間。

馬桶漏水是日常生活上的小問題，漏水量看起來並不大，但日積月累下來總量也十分可觀，經過一些實驗與分析後，我們發覺看得見的漏水其實並不嚴重，看不見的「不可停止的無感漏水」，才是真正的問題，一座馬桶一年內可漏掉63000公升的水，而使用人卻完全沒感覺，其中的關鍵－水箱「止水器」因功能上的限制，難有改善的空間，所以我們運用「虹吸管原理」，設計出了一種新型的馬桶水箱，它以「虹吸式落水器」取代傳統的水箱「止水器」，並利用浮球來控制水面的高低以啟動「虹吸作用」，構造簡單可靠，希望能解決惱人的馬桶漏水問題。

落葉幾乎是大部分學校都難以處理的問題，馬祖地區除了落葉外，還有酒廠製酒的廢料-高粱酒粕與廚餘，在強調環保的21世紀，如果能將垃圾變成有價值的黃金，是每個人夢寐以求的努力方向，運用科學實驗方法找出製作落葉堆肥的便利方法，讓地球環境更美好。