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生活與應用科學科

「瘋」力發電~風力發電研究

近年來,溫室效應的話題引起全界的關注,如何節能減碳,幫地球降溫,是許多政治人物、科學家在努力方向。華視電視台曾播放了一個「正負二度C」,看了這個影片,我們更覺得減少溫室氣體排放,找出綠色替代能源的重要。我們居住的馬祖,雖然人少地小,較無舉足輕重的地位,但每一個人若有環境保護的素養,並確實的做法才行,地球一定會降溫的,生物也會快樂活著,沒有物種會消失。 根據維基百科資料,每天的太陽能會有百分之三左右轉成風能,如何有效利用風能是各國努力的目標,我們決定效仿風力發電,期望能喚起世人對綠色能源的關注。本項研究是利用「磁電感應」的原理,研究如何利用風力帶動風車葉片旋轉,產生足夠感應電流,讓LED燈泡發亮。

終極密碼戰

嘗試研究、整理、並介紹有關密碼學的知識,再破解一套傳統加解密系統,整理出弱點,並且因應舊系統的問題創造出一套新的密碼系統「神奇加密法」、「神奇文藏圖」,寫出程式,並實際應用。

危「機」四伏-探討電磁波對生物生長及活動力的影響

本實驗的目的是探討電磁波對生物生長及活動力的影響,整個實驗分為兩大部分:第一部分的實驗是進行手機電磁波,對綠豆生長的影響;第二部分的實驗是進行電腦主機電磁波,對鬥魚活動力的影響。手機電磁波的實驗包含三個子實驗,分別是探討手機撥打頻率的高低,以及與手機之間隔距離的遠近,對綠豆生長的影響,並嘗試找出能有效隔絕手機電磁波的隔絕物。電腦主機電磁波的實驗亦包含三個子實驗:分別是探討曝露於電磁波環境的時間長短,以及與電腦主機之間隔距離的遠近,對於鬥魚活動力的影響,並嘗試找出能有效隔絕電腦主機電磁波的隔絕物。

Pitaya的異想世界-火龍果莖多醣體之應用

『懂環保、愛地球』已經成為現代社會的潮流,報紙又出現農委會收購產量過剩的蔬果,將盛產的蔬菜廢耕當成綠肥,但實際上綠肥的效益卻很低,透過檢測蔬果與農作廢棄物中是否含有多醣體?找出新的應用設計這個實驗。研究結果發現:蔬果含無色、透明的多醣體,如紅山藥、火龍果莖、米糠等。利用多醣體的條件可以應用在我們的萃取實驗上,依照分子量大小不同來析出,為了減少我們在萃取多醣體時的成本,將探討多醣體用酒精沉澱的最低濃度,而且分子量和此實驗也有關係;還可進一步用吸水力比較實驗觀察到火龍果莖多醣體的吸水力大於蘆薈多醣體。最後將多醣體粉末回溶應用在切花保鮮、植物保護、人體皮膚保溼實驗,發現火龍果莖多醣體在皮膚保溼有顯著效果,火龍果莖是含多醣體最具應用潛力的材料,期許能廢物變黃金,創造經濟效益。

一種新的圖形導覽介面

瀏覽圖形式資訊的時候,常受到螢幕空間大小的限制,無法在顯示圖形整體結構的同時也顯示細節部分,目前導覽介面所採用的方式有捲軸捲動、開啟多視窗、局部放大等方法,這些方法雖然可以呈現資訊的細節部分,但是仍有其不便之處。超廣角鏡頭成像的時候,會有中間部分放大而周邊部分縮小的情形,藉由這個特性,我們發展出了一種新的圖形導覽介面,在瀏覽的時候,有個圓形區域可隨著使用者的意願而自由移動,而區域內的圖形是以模擬超廣角鏡頭成像的方式呈現,且能夠與圓形區域外的圖形做銜接,如此,在瀏覽圖形式資訊的時候,除能夠顯示整體的結構外,也可以不開啟新視窗及無遮蔽的方式,即時地將想要觀察的部分做局部放大以展現細節。

『擺』『速』可樂!

我們改良了九年級課本中單擺實驗,研發了四代實驗裝置,而我們的實驗裝置主要是利用單擺的週期變化計算出電梯的最高速度、加速度以及平穩度,後來我們利用第三代實驗裝置測量了台北101的超高速電梯,並和電梯業者所使用的專業儀器加以比對,發現有些許的不同,因此我們分析了第三代的實驗裝置的缺點並加以改良,研發出第四代,在第四代裝置中,我們將儀器加裝粗略真空裝置以減少空氣阻力,並使用光柵作為感應器,增加數據的精確度,希望能使自製實驗裝置與電梯業者所使用的專業儀器數據相符度增加。

破解『防眩光板』的奧秘

是常見的現象,會對生活造成不便的影響。所以本研究的主題是:探討檯燈造成反射眩光的種種現象,並研究防眩光的原理,最後再試著DIY防眩光檯燈。為達成目的,我們首先觀察檯燈上下、左右位置變化時,眩光大小、形狀、位置的變化。在初步瞭解眩光現象後,我們推測防眩光的原理可能與防眩光板的折射、反射程度有關,所以設計了照度、輝度、雷射光折射三個觀察實驗。根據觀察結果,我們發現防眩光板具有很高的反射效果,所以光線會在檯燈內不斷反射,最後被吸收,於是檯燈照射出的亮度與眩光程度都有所降低。最後我們用十二種常見的材料DIY防眩光板,並以六項評斷標準進行評分。結果證明,我們DIY的防眩光板一點也不輸一般的商品。

「驚濤駭“電”!」-波浪發電之研究

搖晃的浮台觸發了靈感,海浪的起伏決定了發電方法與實驗研究及研發的方向,包括了:\r 一、首先我們研發出創意繞線圈工具機,內含多種生活簡單用品之聯想與應用,並且可以精\r 準與方便地纏繞多圈線圈。\r 二、之後我們在發電管上纏繞漆包線圈的研究活動中,亦證明與歸納出了正確的纏繞線圈方\r 式為何。\r 三、接著創作出模擬海浪測試平台,內含有我們所設計的發電管套插座組體與自創電路測試\r 系統,讓我們在實驗測試發電管的發電電壓效率時,也發現與證明了線圈圈數、磁場強\r 度、線圈號數、以及纏繞線圈方式對發電電壓的影響與關係為何。\r 四、綜合實驗研究所得,並經長時間反覆研究,設計出海浪發電模型,樣式完全依據波浪上\r 下振動特性而來擷取波浪的能量,並能將其成功轉換成電能。

〝發霉〞的黃豆

黃豆醬油在我們家是屬於家族事業,製造醬油方法都是以“老師傅”方式世代相傳。台灣北、中、南部民眾對於醬油的口味需求不同,因此可以利用不同原料,製造多種口味醬油,簡單可以區分為豆麥醬油、蔭油及黃豆醬油。黃豆醬油為南台灣之傳統發酵製品,以黃豆為原料,經浸豆、製麴、洗麴、保溫、拌鹽下缸、密封及日曬發酵熟成而製得(如圖四)。從小我就在工廠裡玩耍,心理總存疑著--黃豆為何會『長毛』?經由這次的研究,我觀察到『長毛』的產物,居然是益菌-麴菌,麴菌長得好壞與否將影響醬油釀造的品質。因此本研究欲將“老師傅”的經驗予於科學化,探討醬油釀造的首要步驟 - 製麴,擬尋找醬油製造原料,亦即黃豆,之最適於一般家庭蒸煮的條件,探討黃豆浸泡時間(1、2、3小時)、蒸煮時間(20~100分)及不同豆麴厚度(1杯、2杯、3杯)對於製麴之影響,以尋求最佳的條件;並於不同蒸煮工具下評估一般家庭進行 DIY 製麴之可行性,進而自行釀造有創意之醬油。所得結果如下:一、利用顯微鏡及放大鏡比對麴菌的生長情形,來推測黃豆最合適的蒸煮條件。結果顯示浸泡 3 小時、蒸煮 60 分、以快鍋蒸煮之條件下,可獲取較佳製麴黃豆。二、以上述條件蒸煮後之黃豆,進行不同豆麴厚度製麴,結果顯示 1 米杯量之豆麴厚度低,水分散失快,易導致麴菌生長不佳,不利於醬油釀造。但在製麴過程中蓋布,可增加溼度與溫度。三、蒸煮工具中,微波爐及烤箱不適用。四、豆麴生長佳者,其菌絲皆有伸入至子葉部份,如(照片八)。五、豆麴生長 48 小時中,會有二度升溫的情形。為避免溫度過高,影響製成醬油產品風味,若豆麴量多時,需要拌麴兩次。六、 在一般家庭利用黃豆製麴應為可行,只要注意最適蒸煮條件、蒸煮工具及製麴時之豆麴厚度,應可提高一般家庭 DIY 釀造醬油的興趣。

夏日防曬大作戰─以植物葉片測試各種防曬用品的效果

本實驗以植物(白木蘇花)葉片,測試各種防曬用品的效果。利用紫外光燈管照射葉片 20 小時,結果顯示防曬油的係數(SPF)30 以上效果較佳,SPF大於 30 的效果並沒有隨之增加。維生素 E 與 C 對防曬油的效果有明顯的幫助,尤其是維生素E 的效果很好。布料材質以亮面布和排汗布的防曬效果最差,棉布和魚鱗布最佳,主要和編織密度有關。編織密度越低防曬效果越差,越高防曬效果越好。傘的抗紫外光能力以內面塗有銀色物質的較佳,因為愈不透光,紫外光也愈不容易穿透。太陽眼鏡的防曬效果與材質和顏色有關,一般的玻璃即有阻擋紫外光的效果,而塑膠材質阻隔紫外光效果很差,鏡片顏色以綠色最能反射紫外光。汽車隔熱紙淺黑色的防曬效果不佳,其餘顏色效果差異不大。