生活與應用科學科

本研究一開始利用稀碘液測試食物的變色，發現稀碘液與澱粉類食物產生交互作用後會變成紫黑色，我利用此特性測試紙餐具中是否含有澱粉，結果發現餐具不但含有澱粉，還含有防腐劑，所以我建議大家多用環保杯。不僅如此，利用稀碘液和澱粉的交互作用，發現了稀碘液可以修正許多物品，如：木盒子、眼鏡、假牙等。

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。

想要提高太陽能電池效率因而製作水透鏡加在太陽能電池上，利用凸透鏡聚光效果來增加效率。水透鏡的優點是可以改變焦距、方便耐久。過程中自製水透鏡並設計實驗平台測量不同塑膠膜片透光度、水透鏡聚焦特性、水透鏡增加光功率效果、水透鏡增加太陽能電池輸出電壓實驗以及實際在戶外陽光下測試水透鏡對增加太陽能電池效能的影響。實驗結果發現:光功率最高的膜片為EFTE膜；灌入不同水量可改變水透鏡的焦距；在焦點時光功率最大；焦距越短光功率越強。加上水透鏡後提升電壓輸出增加20.4%；單位面積電壓輸出更達原來的248.1%。戶外實測結果顯示天氣晴朗時，水透鏡使效率大幅增加，最大可達192%，平均亦可達84%。因此加上水透鏡後確實能增加太陽能電池的輸出效率。

水平感應發電機是一個結構簡單的發電方式，如何使水平發感應電機產生最大電力，並\r 將發電的電力應用於生活上，本研究主要的內容，磁鐵排列方式能產生電力，線圈圈數與發\r 電力大小、線圈的大小與發電，線圈的形狀與發電，漆包線的粗細與發電，磁鐵與漆包線距\r 離與發電大小，磁鐵數量轉換次數與電量大小，線圈的串並聯的應用以增加電力的大小，磁\r 鐵磁力大小與發電量，線圈中加入鐵塊所產生的電力大小，水平感應發電機應用在腳踏車的\r 照明。

焚風在台東地區造成果樹表皮焦黑、無法成熟等影響，也讓心苦栽種農產品無法賣出，農損相當大。因此我們想設計出經濟有效的方法，能在焚風到達果樹之前做出預防性的措施。由實驗結果發現，在焚風未達果樹之前可以做數道灑水系統，灑水間隔越密越能降低溫度並增加溼度，加上果園內的灑水系統就能有效降溫。另外也發現，前一個區域經過灑水之後對後一個區域也有降溫的效果。

我們知道，當物體在運動時會有一些因素影響到物體運動的結果。為了製作一個能運轉最持久的陀螺，我們開始研究哪些因素會影響到陀螺運轉的時間。利用自製的發射器及紙陀螺，我們發現重心、本體面積、質量分佈都會影響陀螺運轉的時間； 除了目測外，陀螺旋轉的軌跡及連續快速拍照來觀察陀螺是否穩定旋轉？最後從比較分析市面上的陀螺驗證本研究是可以應用在生活上達到娛樂及教育上的功能。

本研究是有關浮力的具體探討及儀器的設計。首先在研究一中的自製儀器是主要的創意設計，其中運用帕斯卡原理、微調觀念、表面張力的破壞及結合注射針筒、T字接管和單向止逆閥等製作電腦化偵測儀器及同步進水系統，進行標準化實驗。我們利用生活科技結合實驗原理，使我們更具體了解進行實驗中的數據變化進而達到完全體悟阿基米德原理。接著在研究二中，具體探討浮力和排出液體重量的關係，發現相關係數高達0.99。在研究三中，探討物體所處深度與浮力的關係，結果發現當物體未完全沒入液中則深度與浮力的關係成正比，但若完全沒入後則物體所處深度與浮力的關係成正比，但若完全沒入後則物體所處深度與浮力無關。在研究四中，發現物重並不會影響浮力(同學常常誤解此觀點)。而在研究五中探討同體積物體在不同密度的液體中浮力的關係，結果是密度越大的液體所產生的浮力越大，證明液體密度是會影響浮力(且成正比)。最後在研究物體在兩種不相溶的液體中所測的浮力，結果情況較為複雜。

在這個研究當中，我們設計並製作完成一部手工機械車模型。實驗該車曲軸分別在 0.5、1、1.5、 2 、2.5、 3 公分，連桿在9、10、11、12、13 公分，後腳在 3、3.5、4、4.5、5 公分各種組合對速度及拉力所產生的影響。並用 GSP(The Geometer’s Sketchpad) 繪圖模擬來驗證其結果之可行性。在拉力部份，原始實驗（前後腳底加日式止滑墊）由於與底面積摩擦力不足，實驗數據無法忠實呈現拉力。於是我們決定在軌道上貼砂紙並用以下四種方式來做實驗(1)在四腳上各加一個電池 (2)在四腳上加電池，在後腳底貼上橢圓形橡膠軟墊 (3)四腳加電池，後腳做關節且加大腳底面積 (4)四腳加電池並鋸短四腳，且加大腳底面積。實驗數據顯示在曲軸、連桿、長度改變及後腳孔位置高低改變時，拉力會隨之增加或減少。本研究歸納出下列結論:曲軸越短，速度越慢，拉力越大。連桿越短，速度越快，拉力越小。後腳孔位置越高，速度越快，拉力越小。

台灣位於颱風、地震頻繁的地區，1999 年的921 大地震更是令人震撼。大家是否有手電筒用到一半就沒電；颱風、地震斷水斷電時，無法充電；電池缺貨時，無法使用手電筒、收音機呢？我們利用廢棄的玩具、家電中的馬達及其零組件與淘汰的蓄電池，組裝出實用的手搖發電手電筒。我們將馬達當作發電機使用，正好逆向操作：1.「電動機」變為「發電機」。2.「高轉速轉換為低轉速」變為「低轉速轉換為高轉速」。我們的作品有：1.手搖發電單一小LED 燈泡手電筒、2.手搖發電三顆小LED燈泡手電筒、3.手搖發電19 顆小LED 燈泡手電、4.手搖發電蓄電一顆大LED燈泡手電筒、5.手搖發電蓄電三顆大LED 燈泡手電筒、6.手搖發電蓄電三顆小LED 燈泡手電筒。我們所使用的大部分材料都來自廢棄不用，本來要回收掉的電器。廢棄物的再利用，化腐朽為神奇，運用一般家庭電器的故障品再生成實用的手電筒或其他有用的物品。推展這樣的觀念與做法，既省錢又環保。

太陽能是永續的綠色能源，但是目前市面上販售的太陽能板價格都非常昂貴，如果經由附加便宜的平面鏡經過反射，藉以增加太陽能板的光電吸收和能量轉換，將有助於太陽能板的經濟效益並且提升能源的應用。我們以老祖先的日晷原理進行太陽光線的追蹤，使太陽光線和太陽能板保持在垂直狀態取最佳照度，再利用平面鏡的反射來取代昂貴的太陽能板以及增加原本太陽能板的輸出功率，運用物理向量的分向量觀念，經過平面鏡反射之後的垂直分量，可以將垂直於太陽板以外之光線再加以利用，增加原有太陽能板的能量輸出。