全國中小學科展

生活與應用科學科

風生水起-流體動能利用系統

本次科展主要是要研發一組三層式葉扇的風力發電裝置,設計三層式葉扇的目的,是希望能以互轉式系統來達到較高的發電效率。我們針對各種不同設計的葉扇,以不同的角度分別控制電風扇及裝置之間的距離以0.5m/s~5.0m/s的風速下,測量出三層葉扇最佳的轉速。在發電裝置部份,我們對於法拉第電磁感應定律ε=NBAωsinωt中的N、B、A都加強,進而自製了發電裝置並且結合了三層式葉扇以及自製的發電裝置,來達到發電最高的效率。第一層葉扇是以第四組(27:32:22)的10°轉速最佳,在第四組葉扇後面是以第二組(34.5:32:18.5)的40°轉速最佳,而在第二組葉扇後面又以第六組(22:32:27)的30°為最佳,因此以這三組葉扇作為我們第三代的三層式葉扇。未來可推廣到各個家庭使用。

現代龐德~水黴菌

台灣重金屬污染日漸嚴重,因此我們想找出簡便、快速、價格低廉的檢測方法。許多研究報告指出水黴菌對重金屬十分敏感,因此我們利用水黴菌這項特質來檢測水中或土中的重金屬濃度是否過高。首先我們測量水黴菌對不同重金屬的敏感程度,發現水黴菌對鋅離子較敏感,再來我們對鋅離子做更進一步的研究,我們發現微量的鋅離子反而是有助於生長的,但是超過1ppm 便對水黴菌的生長有害,超過150ppm 時水黴菌則完全無法生長。對於其他重金屬,我們發現當銅的濃度超過450ppm,鉛超過600ppm 皆會使水黴菌完全無法生長。我們只要將疑似受重金屬污染的水或土壤以煮沸或用火燒的方式,進行初步滅菌,並將其放入培養基中,進行水黴菌的平版培養,便能檢測其重金屬是否過量。相較於現行的檢測方式,這種方式明顯較省時、省錢,加上菌種取得容易,判別方式又簡單,且較普遍化,如此一來我們就可以有效的避免銅木瓜等的情形發生了。更進一步,我們亦希望找出能大量吸收重金屬的植物,解決台灣日漸嚴重的重金屬污染問題。

完美無缺─煮蛋和剝蛋

做滷蛋時,「煮破蛋」和「剝破蛋」的問題,經常發生。因此本研究先從訪問開始,有計劃的從事實驗,觀察市售六種雞蛋、紅白蛋、煮前冰藏、蛋的新鮮度、下鍋水溫、火侯、煮後浸泡用水、以及添加鹽、醋、小蘇打等等各種變因,對煮蛋與剝蛋的影響。依據實驗結果,我們知道做滷蛋時,在蛋的選擇上,只要買市面上零售的紅、白雞蛋就好了。煮前不要冷藏,並且別找「最新鮮」的雞蛋。另外必須在冷水時下鍋,全程使用小火,或開始用大火,水開以後改用小火來煮。而煮熟以後,馬上浸泡入冷水中,那麼蛋就會很好剝。同時煮蛋時若加鹽可以減少破裂的機率,而加醋則會使蛋比較好剝。誠摯的希望,藉由我們的發現,可以幫助大家做出完美無缺的滷蛋。

未來明日之星-地下路段工程環保「車馳掣電」 (玩具四驅車激磁發電)

一、現況局部地下工程的開發(一)供水電地下化。(二)電訊地下化。(三)商業街地下化。(四)交通地下化。(五)污水處理地下化。二、未來局部地下道路工程的開發與應用道路地下化發電(環保能源)的探討。三、此單元活動(玩具四驅車激磁發電)(一)以構思探討說明未來地下化發電的一些概念架構、原理、應用與一些須考量因素等可行性。(二)用模型車子、軌道、發電組、地下化的設施來模擬探討,並以動態玩具四驅車模擬激磁發電方式來完成此作品。(三)透過磁鐵與各項發電組相互激磁實驗的數據來分析比較探討發電量(電壓、電流、功率)之間關係並作結論,可延伸應用於地下路段工程發電實用性的依據。

我不只會飛--風箏放飛時發聲的研究

本研究配合國小五年級下學期南一版美勞教材~乘風飛翔(風箏的製作)。主要在研究如何讓風箏放飛時,在空中發出聲音。並進一步探討:如何讓風箏在空中發出更響亮的聲音。在研究的過程中,儘量取用容易取得、兼顧環保與鄉土特質的日常物品來實驗,以符合現代實驗及研究的趨勢。

漆彩世界---探討不同種類漆的物理與化學變化

本研究探討不同種類漆的耐熱實驗發現,天然漆(朱合漆、無油透明漆、有油透明漆、生漆)的耐熱效果較化學漆及噴漆佳。另外,天然漆的耐酸、耐鹼、防腐蝕、抗氧化程度、保溫保冷效率都比化學漆及噴漆好。以顯微鏡微觀天然漆分子顆粒聚合體較小且分散,易散熱,燃點較高;而化學漆分子聚集成樹枝狀,噴漆分子聚集成一團,不易散熱,燃點較低,與實驗結果相符合。本研究也利用雄黃、朱砂、二氧化鈦、亞甲基藍、氯化亞鐵等調出不同顏色的漆。並計算出每層漆的厚度約40 微米。而且實際製作千層漆的藝術品。

『碗』救地球~環保再生碗

本研究是運用農產品廢棄物~探討製作環保再生碗。研究過程中結合再生紙的基本製作方法,思考改良設計一套異於平面的再生碗製作流程,並由多種家庭常用的粉劑找出適合與玉米纖維膠結的膠合劑,並由不同的壓模方式找出能統一固定形狀的器具,同時探討各種乾燥方法的效果,最後配合保護膜的內外塗?與浸泡,進行再生碗的盛水試驗。

負壓式除油煙機

烹飪時所產生的油煙,其成份與香煙燃燒所產生的煙霧相似,同樣是造成肺部病變的主因。本研究目的,在設計出一種簡單、實用、高效能卻又低成本的除油煙裝置,不但可以去除廚房油煙,也可以去除香菸所產生的菸害。本設計利用壓力式抽風機,將油煙直接導入水液中,經過多層細分網,連續改變油煙路徑降低平流效應,使油煙不斷的細小化,以便與水液充分作用,將油煙中的污染物溶解、懸浮或沈澱於水液中,再藉由進水、出水的簡單動作來收集並清理污染物。本設計歷經四代的改良,油煙經本設計處理後,幾乎不再有油煙所以能夠直接排放,而不造成環境的污染。

尋找最佳效能的"Super Fans"

本研究以珍珠板切割製作不同形狀的扇葉,並組合出葉片數量、夾角不同的風扇模型,以樂高積木組合自製風力計來測量各種風扇模型運轉時的風力大小、風力範圍。本研究經過兩階段測試:一次一因子以及田口法實驗設計,結果發現彎鉤形扇葉為最佳形狀,田口法實驗推得葉片2片和夾角30度為最佳組合,但此結論僅適合本次研究的模型。 市售風扇檢測結果發現功率大小不一定和風力大小成比例,且扇葉前蓋會削減一半左右風力,經實驗後發現以圓形或右旋型的前蓋為較佳的設計。有些市售風扇設計不佳,一樣的功率風力卻較小有浪費能源之嫌,而箱扇的風力也明顯較立扇小,另外建議大家依據個人需求選擇不同的尺寸、型式的風扇以響應節能減碳的生活潮流。

屋 頂 亮 晶 晶-設計【自然排風器發電機】之發電研究

家中頂樓的【自然排風器】,只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量,讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機,結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時,可以輸出電壓0 ~ 2V,證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓,而自然排風器轉速大約在70rpm以內,且扭力不足,於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速,並將發電機改安裝在排風器的下緣,終於取得13V以上的大電壓,可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池,那麼許多個自然排風器發電機串聯起來,其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源,這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。