全國中小學科展

生活與應用科學科

那些年,我們一起分解的氨氮-微生物處理廢水氮化物之探討

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。

田溝仔發電機

利用報廢的光碟機,拆下內部的徑向馬達做為發電機,並善用輪軸及齒輪傳動原理設計\r 齒輪比1:216 的變速箱,加速發電機轉動。以橋式整流器控制電流方線,並以220uF 及2200uF\r 的電容儲存電壓,設計發電效果最佳的發電機組。由9 片扇葉及腳踏車車輪組成攻角40 度的\r 水輪機,有較佳的拉力及轉速。結合發電機組及水輪機組成田溝仔發電機,利用校園源源不\r 絕的灌溉水溝來發電,能使18 個LED 燈持續發光,可用來照明。將改良版發電機組裝在腳\r 踏車上,可為夜間騎車的人提供照明,增加夜間騎車的安全性。

棉花糖製造機

自己也可以做出香香甜甜像白雲一樣的棉花糖喔!只要準備馬達、飲料鋁罐、糖和酒精燈…,在罐子上打上一些小洞,鋁罐一旋轉,鋁罐中燒融的糖漿就會從小洞噴出一絲一絲的棉花糖了。在這個研究中,我們不斷的改良棉花糖製造機及提升製作棉花糖的技術,我們也以(1)洞的高低,(2)洞的數目,(3)糖的種類,三個變因來探討如何做出最多的棉花糖。我們發現將 300 個洞打在鋁罐低處,並使用冰糖可以做出最多的棉花糖,但是做棉花糖的技術也是重要的關鍵。

神鬼膠封~植物渣與膠水結合之應用研究

硼砂水+膠水後混和出來的「彈力球」是小朋友最喜歡的玩具。他不但很有彈性,而且可以任意變形。「矽膠墊」是許多機器的保護套,它能減少機器的碰撞。我們將一些廢棄植物渣加進硼砂水和膠水,製成植物渣軟塊。並用矽膠墊裡的矽膠來進行實驗比較效果,透過墜落、加熱、黏性、無毒、載重、反彈、酸鹼以及隔音等實驗。發現許多植物渣軟塊和矽膠的結果各有所差,讓我們一起「彈」出新發現吧!

電磁蔬菜

本實驗是借由「安培右手定則」、「電流的磁效應」和「螺形管線圈」,研究電磁場對蔬菜的影響。結果發現小白菜、菠菜、豌豆、四季豆均是在 N 極朝上的磁場中,生長速率較快,且與各種蔬菜的每顆蔬菜之平均質量有一致的關聯性。而各種蔬菜對盆栽的容器亦各有癖好:小白菜、豌豆和四季豆在鐵盆生長情況較好,菠菜對塑膠盆生長情況較好,莧菜則無明顯差別。各種蔬菜在低電磁場的情況下,對萌芽率和生長速率均較好;在高電磁場的情況下,萌芽率低,且生長高度差異性較大。所以不是電流愈大,生長情況就會較好。此外我們比較,在相同電流的情況下,四季豆和小白菜是在鐵盆(通電)中生長情況較好;而菠菜和豌豆則是在塑膠盆(通電)中生長情況較好,由此可知小白菜和四季豆所需的電磁場比菠菜和豌豆所需的電磁場較大。

四兩撥千斤

在鄉土教學課時,利用各種空罐所做的高蹺,與數學課所學的各種空心柱很類似,因而引起大家研究各種不同形狀空心柱的興趣,期能深入探討:一、不同形狀的空心柱與其〝承受荷重能力〞的關係?二、如何增強空心柱的〝承受荷重能力〞?經以粉彩紙製作正三邊形、正方形、正六邊形及圓形的中空柱體,並比較其在各種不同條件下的〝承受荷重能力〞,發現:一、在相同條件下,以圓柱的〝承受荷重能力〞最大。二、使用〝加強肋〞可以增加〝承受荷重能力〞。根據實驗結果,中空圓柱體具有〝以最少材料承受最大負荷及容易製造的特性〞,此外,利用〝加強肋〞亦可以增加結構強度及較實心柱體大幅節省材料,故常被應用在日常用品及工業產品的製作。

新式 TiO2 太陽電池研製-兼論利用熱處理方式改良電池品質

傳統的太陽電池大都是由矽、及I-VI 族的砷化鎵製成。除了製作程序步驟繁複外,亦需極昂貴的儀器設備,對高中生研究環境來說算是很難達到的。所以本實驗採用較簡單的凝膠方式製作太陽電池薄膜,而且採用現在最熱門的TiO2 奈米材料製作太陽電池。本實驗之太陽電池曾在早期將TiO2 粉末製作成凝膠太陽電池薄膜,除了在數種不同光敏物質添加研究外,而這次本研究採用較新式的TiO2 酸性溶液為電池製作的主要材料,其間的差距在於實驗過程中添加了噴塗酸性溶液的濾網,使產生光電子的容納空間增加許多,產生光電流效率因而提升甚多。 另外本研究一種較創新的設計是將TiO2 凝膠薄膜(thin film)長時間退火所產生的缺陷(孔洞,void)變化。由退火時間加長及退火溫度提高可知TiO2 凝膠的空洞皆變大且減少甚多。如此本實驗太陽電池的照光電流亦提升甚多。退火後凝膠型太陽電池最大光電流可達80μA,酸性溶液太陽電池最大光電流可達90μA。退火前後的孔洞變化可經由光學(OM)、電子(SEM) 顯微鏡加以觀察TiO2 凝膠薄膜表面的孔洞變化,另再配合孔洞密度計算測試(void density estimate, V.D.E.)去定量記錄退火前後的孔洞改變。本實驗TiO2 凝膠薄膜孔洞密度約為 7~9 x10E12 /㎡,最適當的退火(含退火時間、溫度適當控制下)下,孔洞密度可降至 6 x 10E11 /㎡ 以下,如此使奈米TiO2 太陽品質提升不少。

謎樣寒天

本次實驗的主題是有關「寒天」性質的測定,想了解寒天是否真有─包覆油脂、幫助體\r 內環保的功效。另外同樣是海藻抽出物的「洋菜」,它的特性與寒天非常相近,二者差別又\r 在哪裡。基於此,設計了一連串實驗,探討它們的成分是否相同?不同的添加物對凝結效果\r 的影響?在不同溫度下是否能凝結?能包覆油脂?其他膠質添加物是否也有此效果?\r 實驗中發現各種膠質添加物的吸水能力不同,故以市售布丁的高度為標準,製作出高度\r 相近的凝膠凍,以利實驗進行。

登風造極

去年九月二十四日是個風和日麗的好天氣,學校舉辦了校外教學,到了科博館之後,我們這一組最感興趣莫過於「空氣魔術師」了,那是一台會吹風的機器,你要把放在一邊的皮球拿起來,並放在出風口上,接著球就會漂浮在空中。回家之後,一次偶然機會,打開電視恰巧看到Discovery頻道正在播映一位新加坡籍建築工程師的研究,內容大約是工程師正在蓋高樓,但大樓卻莫名倒塌了,他非常沮喪,直到他妻子問他你為什麼不去找出原因,他恍然大悟,開始研究大樓倒塌的原因,原來是風所造成的,為什麼他所設計的大樓無法承受強大的颶風呢?看完之後我們就想到何不用依據這個主題來做實驗呢?在我們得到老師的協助之後,就開始了這次的實驗。

「火」「辣」又「神」奇的防護:以火龍果皮、辣椒和洛神花色素製作天然護脣膏之研究

在冬天的時候,許多人會使用護唇膏滋潤嘴唇,我們查詢護唇膏中的色素成分,幾乎都是人工色素,會造成健康傷害,我們想要製作出天然的護唇膏,以解決健康上的疑慮。我們選用紅色系的色素材料:火龍果皮、洛神花和辣椒色素,比較三者的抗菌性、保濕性和抗氧化性,我們發現以下結果: (一)三種材料都有抗菌性,而洛神花的抗菌性是三者中最好的 (二)保濕性以火龍果皮最佳,辣椒最差 (三)抗氧化性是辣椒大於火龍果皮 接著我們將火龍果皮、洛神花和辣椒色素製作成天然護脣膏,請同學們試用後填寫問卷,調查同學們對這三種天然護脣膏之舒適度、吸收度、著色度、保濕度及口味好感度的滿意程度,以作為將來開發天然護唇膏的方向。