生活與應用科學科

本研究以自行研發設計的「微量天平」及自製「不同高度的落塵量收集架」來測量每天２４小時的落塵量，並置於車道上、市場內、小巷中及校園內等四個不同特性的環境，藉此測量數據以分析落塵量與高度間的相關性。本組研究同學只是國二學生，對於微小質量的測量，我們只能用我們所學過的知識來設計儀器測量，但由於所學的東西有限。所以我們希望能藉由觀察、發現、研究…等過程來探討「落塵量與高度間的相關性」來做研究，期望藉此次科學展覽發表研究結果的過程，能培養研究科學的正確態度，並將研究結果發表，接受批評指教。本研究內容以九年一貫八年級生自然與生活科技所學相關知識為主，其中包括有質量的測量、槓桿原理、有效數字的處理等相關知識。

五年級上學期的時候，自然課曾上到「電磁鐵與電動機」這一個單元，當時，我們學到了可以用串聯電池、增加永久磁鐵的強度，以及加繞線圈的方法，來改變電動機的轉速。我覺得實在有趣極了，於是不管下課時或是回家後，我都會大玩特玩一番。 \r 就在無意間，我發現了另外一個可以改變電動機轉速的方法：就是在電路中接上不同的導線，發現有時這個電動機的轉速，也跟著不同耶！為什麼會這樣呢？是否可以利用這個特性，讓電動機有不同的轉速變化呢？ \r

「天燈」是我們故鄉的特產，在這次的科展中，我們針對日常生活熟悉的「天燈」進行更深入了解。我們的重點是針對「天燈」的燃燒進行深入的探究，「天燈」燃燒主要的原料是金紙和燃油，首先我們探究油紙折疊方式對燃燒的影響，有哪些燃油和燃料可以讓「天燈」起飛。接著探究金紙、燃油及燃料對於環境是否會造成污染，最後找出低汙染的燃料設計環保天燈。

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。

這一件「溫排水與海風的偶遇」主要是利用火力和核能電廠靠海的特性，借助海邊最常見的風造成的風寒效應（水蒸發帶走熱量），來降低電廠的溫排水，再把柏努利定律運用在渠道的設計上，然後在實驗中探討空氣流速、溫度、表面積、表面材質、壓力．．．等和蒸發速率的關係以及對於本實驗設計的影響和關係。

本研究是以自製創新的氣旋式裝置來提昇二氧化碳捕捉效率，並搭配改變吸收液的表面張力以增加二氧化碳的吸收效率，希望能藉由實驗的探討，集思廣義，創造出更好的減碳設備，改善溫室效應。

探討不同濃度含氟樹脂對不同針織物(擦拭紙、尼龍布、不織布及碳纖維布)疏水疏油及油水分離的影響。根據實驗結果，含氟樹脂的添加能使不同針織表面具有超疏水疏油性及油水分離特性。針對以上結果，可以歸納以下幾項重點：氟比例的增加對於尼龍布液滴接觸角沒有顯著的影響，但當氟比例高到1%以上，其水接觸角皆大於160度以上。尼龍布具有次微米級的纖維，需添加較高比例的氟，才能達到疏水效果。相較於擦拭紙與不織布針織表面，尼龍布不僅分離速率快，亦可達到油水分離性能佳的優勢。因此，水的接觸角越高，油的接觸角越低，水與油的接觸角差異越大，此油水分離膜的效果越佳！而碳纖維厚度越厚雖然有利於疏水性能提升，卻使得分離速率慢且由水分離性能效率低。

為了能夠了解在什麼樣的情況下，蜘蛛網狀結構所能承載的力量最大，於是我們利用以下的實驗步驟來做探討：一、比較六種不同形狀，相同材質、網距蜘蛛網結構的承載力二、比較六種不同網距、形狀，相同材質蜘蛛網結構的承載力三、比較三種不同材質，相同形狀、網距蜘蛛網結構的承載力

本研究的動機是來自於利用日夜溫差的現象，在夜間儲存冷卻水體，而於日間將低溫水\r 送入建築結構裏的冷卻管路中，降低來自天花板和牆面的輻射熱。\r 本研究的目的在於設計具備簡易溫度控制之水冷散熱系統，用於降低建築物的溫度。採\r 用內含冷卻管之1:10 比例的鋼筋混凝土(RC)結構房屋模型，模擬建築物外部和內部受熱後的\r 各牆面溫度變化情況，並探討不同冷卻管路配置和冷卻劑的冷卻效果。\r 本研究主要的結論：(一)、視不同房間之需要，於各個受熱的地方，彈性配置冷卻管路，\r 可以主動移除特定位置之熱量。(二)、含冷卻管之懸吊式鋁製天花板，可以有效阻隔並移除來\r 自屋外和屋內的熱量。(三)、本研究之構想對能節能建築之設計，具有可行性和參考價值。

「粒粒」皆辛苦這項研究主要是探討離心力的運用，從研究結果中，我發現各種影響骰子塔成功機率的因素，包括在何種環境下、運用何種杯子以及何種大小的骰子最容易成功疊出骰子塔。比較特別的是，我是一位左撇子，因此整個研究過程圖全是以慣用左手者的姿勢來研究 。經過這次的研究，我了解到骰子塔的成功在於離心力與摩擦力的應用，只要能確實做到收骰子、兩種擺動杯子的方式以及在桌面上滑行並快速停住，便能在兩分鐘之內疊出骰子塔。