生活與應用科學科

由防颱沙包衍生的防水研究構想。我們模擬瞬間遇豪雨的水流狀況，以沙包進行阻擋洪水沖淹的實驗，以尋求更有效的防洪阻水方法。第一部份以固定數目的沙包，進行不同的堆積方式－單、雙排列、平放、橫放及交錯排列，測試擋水效果。結果顯示平放排列，平躺交錯及側平躺交錯的堆積，較直立的排列有較長的擋水時間。第二部分增加至雙倍的瞬間降雨量，達每分鐘約40 公厘，結果發現唯有側平交錯的堆積方式，可爭取最長的擋水時間，而匯水量亦低。第三部份更換沙包的內容物，加入土壤，以較佳的排列方式進行阻水研究，發現土包的擋水時間較沙包短，但是吸水性好，雙排土包的堆積可達未滲水效果。第四部分以水壩建築的構想，進行金字塔形的堆積方式測試阻擋洪淹，然而可能因為沙包是可朔性的，如此金字塔形反而使接觸水的斜邊，結構較為脆弱，使擋水效過不彰，所以不建議使用金字塔形的堆積。經由我們的研究結果，希望提供給大眾參考，在豪雨期間之防洪，發揮沙包的最佳功能，以爭取逃出時間及減少財物的損失。

實驗結果發現在校園中樹木的碳化溫度要在 500℃以上，若燒至 800℃以上時如未做好阻隔氧氣之工作，則樹木容易氧化成灰燼；高溫爐如果乾餾溫度愈高、乾餾停留時間愈久及樹材乾餾減重量愈多則導電性愈好意即愈有利於碳變成石墨結構。在 700℃乾餾後比較各材料之導電性為石墨碳棒＞電池碳棒＞＞鉛筆芯＞福木＞榕樹＞桃花心木＞阿勃勒＞印度紫檀＞台灣欒樹＞相思木；碳素粉末顆粒愈小及粉末間愈緊密則導電性愈佳，但是愈緊密導電愈好有一極限值存在。另導電性碳素材料需量多對電磁波之阻隔效果才會有效。我們可以成功製作出可清晰通話之碳阻式送話機，亦可以據此充當測量聲音大小之自製分貝計，從測量結果可以瞭解聲音的傳遞確實是需要介質的。

本研究探討並比較市面上不同生物性炭材對於調節環境溼度、釋出礦物質離子、影響水溶液的酸鹼值及吸附重金屬離子的能力與差異性。所選取的試驗炭材包含竹炭、備長木炭和稻殼燻炭共五種生物性炭材。研究結果顯示各生物性炭材均具有調節溼度、釋出離子、鹼化飲用水以及吸附重金屬的功能；但不一定如市面上種種有關報導的神奇，仍須謹慎的選擇與應用。不同來源之竹炭與木炭，在各項功能上僅有少許差異，屬於同一類型之炭材。稻殼燻炭對重金屬及其他離子的吸附能力最為卓越；選為移除重金屬?染之炭材最為適宜且經濟，具雙重環保效果。在除濕方面亦以稻殼燻炭最為實惠；然而稻殼燻炭比其他炭材釋出高量之鈉、錳離子，不適用於日常飲水及食物中。

本研究結合文獻資料及個人創意，探討圖片轉換音樂的可能性。由本研究撰寫而成的軟體，可藉由使用者的問答，及圖片特徵的擷取，搭配建構好的樂句資料庫，成功產生具有悅耳性、圖片貼切性的創新音樂。

鑒於氨氮會消耗水中溶氧，造成水質惡化、危害水域生態，且政府將逐步管制廢水的氨氮含量，處理氨氮的技術日益重要。去除氨氮的方法有物理、化學及生物法，但物理、化學法成本高且有二次汙染的風險，因此本實驗希望找到能有效分解廢水中氨氮之菌種。採取可口可樂工廠的七池汙水，以高氨氮培養基篩出七種細菌(RW、ST、ET、BA、BS、SR、CA)，並挑選出三種氨氮分解效率最佳的細菌(RW、ST、ET)。進一步發現其能有效降低廢水中氨氮，並減少氨氮廢水對水中動植物的危害。因此，我們認為RW、ST、ET能有效處理廢水中的氨氮並減緩氨氮對於環境的危害。

課堂上使用酒精燈的危險，引發我的危機意識，於是，根據課堂上所學的空氣可以被加壓縮，並參考了「原來如此」這本書中簡易抽水排水系統的製作及驅動往復泵的機械等裝置，製作了一套可以自動感應，並能噴灑出水柱，將火熄滅的『自動滅火系統』。希望，當災害真的發生時，這套『自動滅火系統』能派上用場。

由於我們學校位在縱貫鐵路旁，每當火車經過時，靠近鐵軌的教室都會產生振動，尤其\r 三樓教室動得更是厲害。原本我們想研究這個現象，但因一直找不到可以測出教室振動大小\r 的工具，所以一度打算放棄。這時老師提出鄰近南科園區高鐵減振問題，鼓勵我們何不朝教\r 室減振方向來研究？因此我們想，已經蓋好的教室如何來減振呢？這時柏鋒看到對面教室頂\r 樓有許多水塔，就提出可不可以用水塔來減振？於是我們轉向研究水塔與振動的關係。

本研究以荷蘭籍的藝術家M.C. Escher繪製的密鋪圖樣作為出發點，接著研究以正三角形、正方形和正六邊形為基本單位的磁磚設計方法。首先利用4種等量變換(Isometry)推論出三種基本形狀分別有4、5、7種邊作用方式，再利用「群」(Group)表示邊作用，進一步窮舉出可密鋪的設計方法分別為3、10、4種。配合上述理論，找出一套演算法判定磁磚之密鋪性以及密鋪類型。再者，探討將邊封閉而形成有限平面的「窗框」系列磁磚密鋪的特性；接著延伸到有限曲面上，如：環面、圓柱曲面及著名的莫比紙圈，並找出製圖方法；再拓展到空間中，對正多面體，以及利用正立方體為單位，進行立體的密鋪；再透過程式構築一個更為簡易的分析平台。利用上述的結論，學習者可以輕鬆製作新圖樣。

我們以聲頻分析儀測量對木材的振動頻率，首先探討木材置放於不同溫度時的頻率變化，找出使木材振動頻率達穩定的最佳條件，並探究其原因。其次，藉由測量不同長、寬、厚度木材的振動頻率，歸納出木材振動頻率與其長、寬、厚度的關係方程式，由此關係方程式，發展出製造標準音高木條的流程。接著，我們以分貝儀測量木材的振動響度，探討木條在不同支撐位置的響度變化，找出有最大響度的支撐位置。另外，我們以氣柱共鳴法，探討不同振動頻率木條的共鳴管長度，並找出影響共鳴管長度的因素。最後，綜合我們的研究成果，完成一具高準確、響度足夠的木製打擊樂器。

在台灣，大部分家庭中都蠻重視飲用水的品質。R.O.逆滲透雖然能過濾掉水中所有的雜質，但是它把所有人體需要的微量礦物質也都去除了，所以對人體雖然沒有壞處但也沒有好處。而甲殼質除了可以去除大量的有機物並保留少量人體需要的礦物質之外，還可以去除重金屬、油脂、防霉抗菌、、、等。目前市面上的濾水器大都是由科技合成的濾心，而這些濾水器的濾心從製造到丟棄，對我們的環境都是一種負擔。所以我們想利用一種自蝦蟹殼抽取出的無污染、可再生及可循環利用的甲殼質，組合出適合我們使用的甲殼質環保濾水器。所以我們利用身邊隨手可得的蝦蟹殼及寶特瓶自製簡易濾水器。辛苦的得到甲殼質後，發現它的濾水效果非常好，既可以廢物利用又可以再回收使用，確實達到環保的要求。