全國中小學科展

生活與應用科學科

銀鐘罩、水布衫之房子的退熱貼

全球暖化日趨嚴重,環保意識抬頭,越來越多人實行節能減碳運動,以期拯救地球。夏日炎熱,室內外溫差大,室外熱量不斷移進室內。若要降低室內溫度,開冷氣不僅增加巨額電費,且排放的二氧化碳還會在不知不覺中扼殺環境。 太陽的熱輻射大多集中在屋頂,若能有效的降低屋頂溫度,使屋頂和室內溫差小,使用冷氣的次數和時間也會減少許多。我們比較各種屋頂降溫的方法,並研究出簡易實用環保的方法—「屋頂退熱貼」,使用日常生活中隨手可得的材料:夾鏈袋與銀色噴漆,材料全部不到1000塊,就能大幅減少熱能傳進室內。若人們都採用房屋退熱貼降溫,以本實驗的研究結果顯示,能幫全台每年減少約11萬噸二氧化碳排放,對地球的環境保護,我們盡了最大的努力。

太陽公公好歹麥走!!

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。

離子液體萃取電鍍廢水中的重金屬離子

室溫離子液體(RTILs)已被用來做為新的溶劑,在有機合成、溶劑萃取及電化學應用方面以取代傳統的揮發性有機溶劑。由於離子液體提供較為安全的實驗環境且可回收再利用,能減低對環境的污染,因此被視為綠色溶劑。本研究有兩部分,首先利用微波配合超音波方式可,快速合成1-丁基-3-甲基六氟磷酸[C4mim][PF6]離子液體,全程約需62分鐘,相較於傳統之合成方式可節省近50倍之時間。第二部分進行所合成的離子液體的萃取效果試驗,試驗結果顯示:用[C4mim][PF6]來代替傳統的有機溶劑液/液萃取重金屬離子萃取率接近90%。並且,由於金屬離子與螯合劑的結合能力不同,可以利用某特定pH 值,來分離水層中的金屬離子。當pH 值為2 時萃取率較低,而pH 調至3 以上,銅離子萃取至離子液體接近90%,故藉由調整廢水之pH 值可將廢水中之銅離子有效萃取至離子液體中再加以分離。

紅茶會「酵」?-紅茶菌生長及其應用性之研究

在偶然的機會裡,我們發現了一種民間飲品¬─紅茶菌,在好奇心的驅使下,決定研究這個神祕的菌體。紅茶菌是一種酵母菌和醋酸菌的共生體,在生長過程中會在表面生成一層我們稱之「菌膜」的纖維素,在培養和觀察的過程中,我們探討了多種因素對於紅茶菌生長的影響,更經由酸鹼與氧化還原的滴定,加以證實紅茶菌的代謝產物中含有乙酸和乙醇。紅茶菌代謝生成的纖維素膜,質地堅韌且緻密,晒乾後則更為堅韌,我們分別就其脫色方法、纖維特性(韌性、孔徑、吸水性)進行探討。這層薄膜不但有防止異物掉落菌液中的功用,如果再加以加工,應可做成環保產品,如面膜、保濕材質、可分解包裝材質等,應用潛力無窮。

由廚餘米飯製造酒精之研究

本研究目的是利用學校午餐剩餘的米飯,以多種實驗尋找最省時及最高出酒率之製造方\r 法,且可提升廚餘米飯再利用之經濟價值。研究方法:一是以固態酒麴發酵之傳統方法製造,\r 二是以液態酵素發酵之新式方法製造。初步獲得以下結果:1.以固態酒麴發酵之傳統方法製\r 造酒精:米飯、水與酒麴之最佳重量比例為100%:150%:1.5%,整個製程需20 天左右,平\r 均出酒率約18%。2.以液態酵素發酵之方法製造酒精:米飯、水與液態酵素之最佳重量比例\r 為100%:200%:0.2%,整個製程需7 天左右,平均出酒率約22%。3.使用新式方法之液態酵\r 素發酵,快速、省時且出酒率高,為最佳之製造方法。本法初次蒸餾所得低濃度酒精產品可\r 提供廚房做為菜餚調理之用,再蒸餾所得高濃度酒精產品可作為汽油之替代能源。

輕鬆健走,綠電自然來

這份科學探究,最早是想要為那些在停電狀況下需要與外界聯繫的人們,趕緊取得電力為手機充電。電力的取得條件是,完全沒有外界能源支持,必須自力生電。我們上網搜尋了好多可用的發電設備,風力、太陽能都有體積大、需要看天候的不利因素。因此我們決定自力研發,設計了這部利用人們走動時的能量,經由傘齒輪輕易轉動發電的「漫步發電機」。它能穩定的送出5V的電力,經過測試,不管是傳統手機或智慧手機都能順利充電。這部發電機以USB介面輸出電力,因此所有以USB為介面的設備都能使用,像是MP3、LED燈甚至3號4號電池都可以應用得上。將來還要將這發電機安裝在滑板車上、嬰兒推車上、買菜推車上,一定可以給人們帶來更多的便利。

搶救芥菜園-阿媽的芥菜開花了

阿媽的芥菜園面臨了滯銷危機,所以我研究芥菜加工成品的營養價值及美味作法,以便推廣芥菜。結果發現芥菜的營養價值高,加工成品多元美味,尤其是做成衝(ㄔㄨㄥˋ)菜可以保留最多的芥子油。原味衝菜問卷調查研發出美味的衝菜作法是利用微波方式,能成功的將芥菜花中苦味成分黑芥子硫?酸鉀?解成嗆辣成分的異硫氰酸烯丙酯。調味衝菜問卷是以微波衝菜加配料設計出葷、素兩種,皆大受歡迎,尤其是素的「豆乾衝菜」,具備美觀、嗆辣、不苦澀以及少油、少鹽的條件,而受到肯定。由衝菜蒸餾實驗中發現「微波衝菜」的芥子油含量最多,而芥子油極易揮發不易保存。所以最佳的攝取方式為直接食用微波衝菜,以達到殺菌、抗癌、助消化等芥子油的功效。

有趣的扭蛋-偏心機構的研究與應用

我們在五上藝術與人文「第二單元:環境的藝術」的課程裡,我們發現保麗龍球中間挖空,放了一顆比保利龍球還要小的球,放在地上滾,路線和一般的圓球不一樣,非常有趣。我們想了解我們的「布偶球」滾動的變化,重心和力的關係,同時想探討利用的可能性。我們發現:(一)物體中空有重物(球)時,會彎曲滾動。(二)物體的滾動會受實心和空心的影響。(三)物體重心的位置改變會影響物體的滾動方式及路線,會偏向較重的一方滾動。(四)物體在旋轉時,會產生一股向外的離心力。(五)我們利用彈珠滾動改變圓球重心的原理,作出第一代的扭蛋五種(保利龍球加彈珠-分別放 1-5 個彈珠)(六)我們利用鐵罐、橡皮筋加螺帽,做出第二代會滾過去、滾回來的扭蛋。(七)我們利用馬達可以持續轉動的功能,加上竹筷,做出第三代的扭蛋。(八)我們利用改變重心位置會影響物體的滾動方式及路線的原理,加上馬達,做出第四代的扭蛋(透明及不透明球加馬達加偏心結構)(九)我們的扭蛋除了很好玩以外還可以做為自動清理地板的好幫手,真是有趣又實用。我們透過「有趣的扭蛋」的研究,可以把科學的研究成果在日常生活當中加以應用,覺得有趣又有意義。

迷你農場

家中如果沒有陽台、或是因為陽台方位關係,很有可能沒有陽光的眷顧,再加上如果家中有養殖動植物時,每當全家要外出多日時,那些可愛動植物也會因疏於照顧,等回到家時,植物早已枯萎、魚兒因缺氧及缺乏食物而奄奄一息了。為了一次解決多個問題,本組決定以「無人自動化」、「環保又節能」為基本考量,希望能夠利用取得方便的回收資源材料、可組合拆裝模組及應用物理課程中所學陽光、空氣、水三元素來自動維繫基本動植物生命,並實際導入日常生活中來進行驗證,當題目進入到收集資料轉化成資訊時,我們發現到許多前輩們製作水利循環系統都是只有從上而下,浪費了部份水資源,於是本組在製作過程中,目標不僅是完成一個可長期由上而下小小水利系統,並接續可以同時完成由下而上水利循環系統。

庄稼人的春天

本文探討有機肥料,從現有的肥料到後來的自己親自動手做。剛開始,以四種不同的綠肥進行秧苗實驗,再以綠豆做不同種的綠肥試驗,進而自己動手做有機肥料(甘蔗渣),用自己做出的有機肥,進行不同質量、不同植物種類的實驗,發現不同的質量、不同的有機肥,都會與實驗結果有密切的關係;而紅甘蔗是我們瑞源的名產,更希望藉此實驗,能帶動大家從日常生活中,懂得廢物利用,一起為環保盡一份心力!