全國中小學科展

生活與應用科學科

圖「檔」不住的真相

我們都知道數位相機如果畫素越高,檔案也將越大,將一張百萬位元的照片傳輸到網路,往往很耗時。根據本研究數據分析,發現將原檔轉成其他格式儲存時,雖然檔案大小會隨著不同格式變大變小,但總畫素卻不變,其中jpg檔最小。此外,24位元bmp 、png或tif檔的畫素及色頻的分佈皆相同,雖然jpg檔有變化,但與低位元的bmp以及gif檔相比,jpg檔很接近原來的分佈圖,進一步將原檔壓縮,發現壓縮並非線性改變,且壓縮比50以下,畫素及色頻有明顯偏離原始分佈的趨勢,將檔案壓縮至50左右,不僅視覺無異,還可省下80%以上的空間,所以在日常生活中,相片檔的存取及網路的傳輸,以jpg和壓縮比50存檔是一個很好的選擇。

亮!不亮?要你好看!!

七彩LED是各色分明,非常省電的劃時代光源,易於控制的色彩變化帶來各種應用尚待挖掘,但是發現LED混光混色的複合變化難以掌握其配色規則與注意事項,造成創作的困難。 本實驗先把單色LED發出的三原色光(及其混光)穿透過或照射於不同材質中的色料(紅,綠,藍三色及其混色)得到混合效果,歸納出規律性。目的將所學的一般混光與混色規則,在LED領域做進一步推展,並比較透射與反射兩種模式,找出通用準則與技巧。 然後採用各種素材,配合人眼辨識視覺原理將平面的靜態圖形轉化成各種動態化影像與文字。 最後推演出數種應用設計,來驗證超低耗能的LED可以應用在視覺效果的產品上,未來甚至可能取代部分高耗能的霓虹燈或廣告看板。

「蒸的不用多」-電鍋加水量的探討

以熱電耦偵測電鍋加熱過程溫度的變化時發現,升溫過程,中上層的溫度偏高,但差異不大,當達飽和蒸氣期時,鍋內各層溫度呈100℃恆溫狀態,而水分近乾時,過熱蒸氣開始產生,越上層的,升溫越快,因此,食物置於中上層位置,受熱效果將較佳。在加水量對饅頭蒸熟的實驗中發現,加水量愈少者,當達糊化溫度後,鍋內飽和蒸氣恆溫期短,以致饅頭內部吸水量低,糊化程度就偏低,若加水達到一定量後,飽和蒸氣期延長,糊化破裂程度將趨一致,此時過多的水,將造成能源的浪費,此點由顯微鏡澱粉顆粒的觀察與澱粉糊化破裂的程度得到證明。在節能測試中,以3個中型冷凍饅頭為例,加水量110克與200克皆可達相同的蒸熟程度,但此水量的差異,將造成33%耗電量的浪費,因此電鍋蒸煮時若能控制適當的加水量,不只可有效蒸熟食品,也能達到節能省電的目的。

我的卡踏會自動鬆脫

在新聞報導中,常常有車友因為卡踏受傷,嚴重者甚至有死亡的事件發生,因此我們構想設計可以自動鬆脫的安全卡踏。在各種卡踏設計中大略分兩種,登山用及公路用,我們先以老舊的登山卡踏為基礎來拆解,了解內部構造後,依照我們的需要來設計及改造卡踏,由於當車手在騎乘過程中,遇到緊急事件時,第一個反應就是按壓煞車,因此設計時我們想以煞車系統來連動卡踏鬆脫,將原本的卡踏中心主軸,設計成具有擠壓功能的軸桿,並以煞車線拉動機構,在按壓煞車時便可牽動此線產生力量,卡踏的挾持設計就會前後分開,卡踏可以自然鬆脫。當煞車解除後,卡踏又重新歸位。我們設計的卡踏除了可以自動脫離外,也可以依原本的操作方式脫卡。經過設計、加工、組裝測試後,這樣的機構是可行的,未來的研究方向是測試對煞車的影響及如何可應用改裝於任何自行車上,以符合實際使用的需要。

忽大忽小『自然風』─電阻是改變轉速的魔術師

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

『未來電池之星』: 鋁—空氣電池

本次科展的題目是鋁-空氣電池的探討研究製作,探討如何以生活中易取得之材料做出具有一般一次性電池之效能的鋁電池。在實驗的過程中延伸出探討孔隙度並附加孔隙度實驗,觀測卡片掀起之角度比較各種隔離膜材料孔隙度透氣性之大小及各種隔離膜在不同電解質溶液、濃度中的表現。

搶救校園水池大作戰

本研究主要目的為改善原本混濁不淨的校園水池的水質,在了解水池水質及外在環境後,依觀察結果執行水質改善計畫。首先觀察水池外觀、pH值變化及水生植物水芙蓉在水池不同位置、環境中的生長情形。由水芙蓉實驗可知,過強的水流或過度優養化的水質會影響其生長。由此在上水池自行建置一套水流較慢的濾水與魚菜共生系統、種植布袋蓮,來執行改善水池水質的計畫並觀察魚菜共生系統蔬菜的生長情形。由實驗得知,適量過濾的有機營養池水對於植物的生長提供了較佳環境。而經過濾及蔬菜、布袋蓮吸收、淨化後的池水讓水池的水質有明顯改善,變得較透徹且乾淨,使校園水池能成為一個可做生態教學且衛生無虞的生態水池。

“鐵定有效”—奈米零價鐵還原六價鉻

台灣重工業發展帶給人們經濟奇蹟,但同時也對環境帶來了莫大的汙染。比如西元1950年在日本發生鎘中毒的痛痛病;1959年的汞中毒引發水俁病等等…。如何去除水中金屬離子,一直是國人關心的議題。 本研究主要利用高中所學之氧化還原及奈米材料等概念,探討零價奈米鐵(Fe0)還原六價鉻(Cr6+)之還原反應現象及除汙能力。並進一步比較有機型分散劑(澱粉)以及無機型分散劑(奈米黏土 Laponite)對奈米鐵之穩定度。發現在比例nanoFe/Cr6+:11.75(w/w)的情況下,空白組(未加入分散劑)之殘留率高達34.51%,我們所製作之複合材料(以pH=6.64之laponite(aq) 0.25wt%為分散液)仍然具有除汙能力(殘留率

橘子紅了

利用日常生活用品、常用的化學藥品,來保存食物或解決生活困境。

漁塭防寒控制系統

漁塭防寒控制系統的研究動機與目的,是為了解決漁塭因寒流而造成養殖魚類凍死暴斃的問題,幫助漁民減少寒害損失。為了解決這個問題,我們想到了可以利用上課所學的數位溫度計,改良成溫度感測控制電路,配合加熱器與抽水馬達,將加熱後的熱水輸送至水中來調節水溫,以防止水溫過低而造成養殖魚類凍死。數位溫度計是以溫度感測器AD590 感測溫度轉換成電壓,由ADC0804類比轉數位IC 轉換成數位資料,再透過單晶片8051的處理後,輸出至七段顯示器,顯示溫度。漁塭防寒控制系統的溫度感測控制電路,AD590 溫度轉換成電壓改為10mV/°K,減法器減去0℃對應之電壓值更改為2.732V,再放大10 倍,修改單晶片8051的處理程式,除了顯示溫度外,當溫度低於A℃時,啟動防寒控制系統;當溫度高於B℃時,關閉防寒控制系統。A℃與B℃視養殖魚類的不同,可加以調整設定。