全國中小學科展

生活與應用科學科

『糞』勇作戰—牛糞對抗重金屬

本研究是以牛糞中的可溶性磷酸鹽吸附水中及土壤中的重金屬離子,減少Cu2+及Ni2+的溶出。成分分析發現發酵後的牛糞磷酸鹽的含量相當高,依理論可和重金屬離子產生沈澱。透過實驗,我們發現若將牛糞置於Cu2+、Ni2+水溶液,能有效穩定Cu2+、Ni2離子,在進一步模擬土壤淋融的實驗中,超過99%的金屬離子被固定於土壤,因而在應用上,可預防重金屬污染地下水源。而已穩定的重金屬離子牛糞可以取出,製作成活性碳觸媒,在應用上可將亞甲基藍溶液及染料工場實際的廢水脫色,證實可達到將重金屬回收再利用的目的。

溫暖的小豆豆─暖包

製作出天然環保的暖暖包,是我們實驗的目的,一個暖包需要布料、裡面的材料、讓暖包提高溫度等三個部分,所以整個實驗也可以按這三個部分來說明,實驗就是要找出最容易保存熱、慢慢讓熱流失的布料;最能夠保存熱與慢慢降溫的材料;最能夠重複使用、不會浪費過多能源、利用簡單的微波方法就可以準備好的暖包製作過程。我們發現利用紅豆、配合適當的布料、適當的重量與加熱時間,就能夠製作出最衛生、天然、環保的暖暖包。小學課本中有很多和暖包實驗有關的單元,包括了第五冊溫度的高低、第八冊熱是怎樣傳播的、第十冊物質受熱變化、第十二冊綠色行動愛地球等單元;雖然我們還沒有上到六年級,不過看教材大綱,知道環保永續經營地球是很重要的,而我們的實驗應該也可以看到對環保的貢獻。

請來一杯有"酵"咖啡吧!

本實驗以生活中容易取得的食品材料:啤酒、米酒、紅葡萄酒、紅麴、蜂蜜及乳酸菌等,將咖啡豆浸泡其中發酵,觀察記錄一天及二天發酵過程,經過乾燥,再以自製烘焙機烘焙咖啡豆,最後請學校老師品嚐、評分,完成咖啡杯測。實驗結果發現,發酵一天的咖啡豆杯測平均分數大部分比連續發酵二天的分數高。且發現發酵時間增加時,杯測分數亦比自然發酵為高。另外比較第一、二天不同方式發酵咖啡豆的烘焙度時,發現當烘焙度變深,大部分杯測分數會降低,唯有浸泡蜂蜜的樣本分數升高,因此提出浸泡不同液體發酵的咖啡豆,應搭配適合烘焙度,以提升咖啡品質的想法,供未來有心研究咖啡豆發酵人員新思考方向。

發光吧!捏麵人!-濕軟電路於捏麵人導電之研究

我們觀看網路濕軟電路影片,知道使用高導電和高電阻黏土接上電池,能讓LED燈發亮。研究過程中,我們發現捏麵人也能製作濕軟電路,經過不斷實驗,得出下列結論: 1. 濕軟電路可用兩種電阻差異大的市售黏土取代,不需自己製作黏土。 2. 我們找到自製高導電和高電阻捏麵人製作比例,能製作導電捏麵人作品,安全無毒可食用。 3. 高導電捏麵人製作比例為「水125ml、中筋麵粉100g、糯米粉25g、鹽25g」。 4. 可食用高電阻捏麵人製作比例為「水125ml、中筋麵粉100g、糯米粉25g、糖85g、鹽10g」。 5. 非食用高電阻捏麵人製作比例為「水100ml、中筋麵粉100g、糯米粉25g、糖85g、甘油7.5ml、藥用酒精25ml」。 6. 經捏麵人師傅認可,導電捏麵人是能推廣捏麵人的點子。

綠能機--利用回收磁碟機進行小型水力發電之開發研究

2007年根據國際能源總署的統計人類主要能源的供給有83.2%來自燃燒石油及煤碳,而這些化石燃料燃燒過後會釋出大量的二氧化碳造成溫室效應。另一方面,由於科學的日新月異,資訊設備汰舊換新的速度也跟著加速,這些廢棄的資訊設備不僅佔用空間也會因為隨意的丟棄進一步的造成環境污染的情況。因此,我們想利用廢棄的電腦磁碟機與光碟片進行小型水力發電機(以下稱綠能機)的開發,希望藉此推廣,能降低化石燃料的使用減緩地球暖化的速度,以實際的行動來愛護地球。研究發現:一、 葉片數無論是3葉片、4葉片、6葉片、8葉片,當葉片的角度越大時,綠能機所提供的電壓也就隨著角度的增加而逐漸上升。二、 葉片的角度為90o時所產生的電壓均為該葉片組的最大電壓。並且葉片角度為90o的八葉片產生的電壓為4.5伏特,是實驗中的最大電壓。三、 利用電腦磁碟機所製作的小型發電機在三葉片45o時能提供電壓到3V。四、 葉片角度為20o時,綠能機所提供的電壓均為2伏特。五、 上述電力均能有效提供LED燈所需的電力來源。六、 我們將「綠能機」與「橋式整流器」整合在一起,發展成為「綠能機電力儲存模組」,利用這個模組我們不僅能將綠能機所產生的交流電轉變為直流電,更能將綠能機產生的電力儲存起來,讓綠能機白天所產生的電力儲存在充電電池中,並將電力有效的在夜間提供LED燈使用。七、 「綠能供電系統」儲存在充電電池中的電力,可以利用市售「立可充隨身充電器」將充電電池的電力為手機進行充電。讓「綠能供電系統」產生並儲存起來的電力,能多元的利用在其他低電壓需求的電器用品。 結論:實驗證明,利用電腦回收磁碟機所開發的「綠能機」,能產生低電壓電力。因此,颱風季節或雨量豐沛季節我們可以利用這些豐沛的水量進行小型水力發電,所產生的電力可以提供夜間或颱風等多雨的季節LED照明之電力來源。如此,不僅可以減少能源電力的需求,颱風季節停電時也可以增加空間的亮度,以提升夜間活動時的安全。此外,我們將「綠能機」與「綠能機電力儲存模組」結合而成的「綠能供電系統」,不僅可以將「綠能機」所產生的交流電轉換為直流電,進一步的也能夠將電力儲存在充電電池中,讓儲存的電力能夠適時的提供給LED燈作為電力的來源。另外,我們利用市面上販售的”立可充手機隨身充電器”,將「綠能供電系統」儲存在充電電池的電力為手機電池進行充電。表示「綠能供電系統」產生並儲存的電力,能廣泛且多元的使用在許多低電力需求的電器用品中。

海底蛟龍

本次的活動,堪稱為一個典型的「行動研究」,期望能藉由探究的活動,嫻熟科學探討的方法,並經由實作過程獲得科學知識和技能,進而運用生活中的常見物品來製作科技。其活動過程是在瞭解潛水艇的原理以及浮力的特性後,經由尋找手邊可利用的各項材料與資源,進行各項實驗活動,成功的自製一艘能潛入水中的潛水艇。

穿越煙瀑 真相大白

由於我們在電視中發現的煙瀑現象,使我們產生好奇。因此我們自製立香,經過討論後,並設計十種會影響立香產生煙瀑的實驗,探討形成煙瀑的原因。研究結果發現:煙瀑形成的原因是立香燃燒時產生空氣對流所造成的現象。不同變因的立香燃燒後,所形成的煙瀑形狀、煙量多寡、味道、立香燃燒速率會不同,但是不會受香粉的種類和價格所影響,打破業者的說法。而立香形成煙瀑的條件是:從底部鑽洞,要有中空的孔隙,但中空孔隙的頂端要密封的,不能貫穿。瞭解煙瀑的原理後,可以設計不同造型的創意立香。

風車轉轉轉

本研究運用自行設計製作的器材,測量風力吹襲風車之受力大小。同時探討風扇扇葉裝置角度和扇葉多寡是否影響轉動速度,最後探討擾流板對整體風車的影響。經實驗研究發現:一、大型電風扇吹出固定風量對不轉動的風扇造成彈簧秤約60-140 公克重的施力效果,而轉動的風扇則減少約20%以上的力量(施力)效果。另外,扇葉角度也影響受風力量的大小,扇葉越平行風向,氣流越能順利通過,風車承受的力量愈小。二、扇葉角度在45°以內時,風車旋轉速度較快。另外,從2、3、4、5、6 扇葉風車與轉速關係實驗,發現將扇葉角度固定在40°和80°時,扇葉數的多寡不致影響轉速太大,而扇葉角度固定在10°時則有明顯差異。三、實驗發現,當擾流板高度加高,六扇葉風車偏轉晃動角度變小。另外,比較六扇葉和二扇葉風車發現,二扇葉風車的偏轉晃動角度都較小而穩定。

調味與抑菌兼具的食材與口腔細菌之探討

本研究目的在探討蒜頭與山葵等日常調理食材對於口腔細菌的生長抑制效果,並嘗試針對這些食材的抑菌效果開發日常應用。研究方法主要是利用紙錠法進行抑菌作用測試。研究發現:(1)對口腔細菌具抑菌效果的食材為蒜頭和咖哩,而咖哩的抑菌效果主要來自薑黃;(2)蒜頭的抑菌效果和蒜汁濃度呈現正相關,薑黃的抑菌效果則無此劑量反應關係;(3)蒜頭和薑黃對轉醣鏈球菌不具抑菌作用,因此應無防治齲齒的效用;(4)以30%的蒜頭汁調製的天然漱口水的抑菌效果明顯優於某一品牌市售漱口水。加入紅棗等食材調味,可能使漱口水的口味更好並同時加強抑菌功效。本研究證實若干食材確有抑制口腔細菌的功效。我們也證實了這些天然食材的抑菌功效可以應用到日常生活。我們期待能進一步探討這些食材抑制細菌的原理,並開發更多有益的日常應用。

柯南的青春之泉─ 以環保方法延長切花花期

本研究探討符合環保又延長花期的方法,由預備實驗已知碳酸飲料能有效的延長切花花期,因此實驗設計分別探討碳酸飲料所含的單一成分對切花開花的影響,採用蒸餾水以及對花期有顯著延長作用的50%碳酸飲料溶液作為對照組,比較不同成分和不同濃度的溶液所獲得的結果。結果顯示碳酸飲料的成分中,適當濃度的檸檬酸與葡萄糖促進開花與花形,但凋謝率也高;而由檸檬酸和檸檬酸鈉形成之緩衝溶液,不但促進開花也延緩凋謝。 關於吸水率的研究發現,適當濃度的檸檬酸溶液、緩衝溶液以及修剪花梗基部等提高吸水率的處理方式,促進開花速度與花朵品質,但對延緩凋謝幫助不大;「摘除頂芽」較能有效延長花期,而一般所知摘除雄蕊阻止授粉的方式,對於穗狀花序的劍蘭並不適用。 綜合本研究結果,提供適當的碳水化合物,維持偏酸且pH值穩定的溶液,配合摘除頂芽,可以提高花瓣展開程度和延長花期。