生活與應用科學科

我們的研究由文獻探討中獲得很多知識及經驗，然後摸索文獻中箱型、折疊式、拋物線式等各式太陽爐的製作原理、和操作方法。配合太陽仰角、方位和時間的關係，想辦法設計適合台灣地區各季節都可以使用的太陽爐。 綜合了吸收光熱的鍋子「留光」比較，同時配合太陽光移動、及反光板的「流光」聚光調整，加上減少熱量流失、及使用墊架增加熱氣流對流的「流熱」設計，還有箱型天窗、包住鍋子的塑膠袋溫室保溫的「留熱」效果…等研究，我們終於研究出最短在30分鐘就可以煮熟食物的太陽爐、和操作方法。 流光、流熱、留光、留熱真是這次科展之旅的寫照。我們的研究，記錄了這次太陽爐實驗所得到的結果與經驗，願繼續努力，以求真、求善、求美。

Cuica是巴西特有的樂器，它長得像鼓，但卻是用摩擦的方式發出奇特的聲音。研究後發現它的原理是：濕布摩擦竹籤→竹籤振動→帶動罐子底部振動→罐子就是音箱放大聲音。 為了測量的一致性，我們設計了一台機器可以自動演奏Cuica。機器包含2部分：模擬手揑摩擦器、模擬手前後推拉器，這樣才能去除不同人演奏的因素，讓實驗結果更準確。實驗結果發現，演奏時必須要有適當的緊度、摩擦力摩擦竹籤，才能讓底部振動產生聲音。另外圓筒高度、棍子長短無法明顯改變Cuica音調；但是圓筒直徑、底部材質鬆緊、手壓底部中心緊度可以明顯改變Cuica音調。 最後我們用生活物品自製Cuica，圓筒底部插一根竹籤，底部要有一點彈性可以振動不能太硬，就可以感受到巴西熱情的音樂了！

生物賴以生存的四大要素陽光、空氣、水、養分中，水占了一席之地。水的重要性，不僅是因為它是很好的溶劑、是六大營養素之一、也可調節體溫及代謝廢物。現今國內水資源缺乏，再加上水源的污染相當嚴重，想要在戶外隨時可喝到安心的水很不容易。當備長炭(或竹炭)、麥飯石、過濾棉、明礬、奶粉分裝瓶、蓮蓬頭延長接頭組等這些常見、易取得的濾材及零件組合起來，會有什麼樣的火花產生？只要稍加經過分析及巧思的安排、結構的組合，便可成為一般大眾廣為推行的DIY過濾裝置，既經濟又實惠！在面對水資源缺乏及水源汙染的情形下，民眾可將此裝置隨身攜帶，也可依實際狀況再加以使用。

在現代社會當中機車跟汽車其所造成的各類空氣污染排放隨著車輛的普遍而越來越嚴重，而且常有人下車之後忘記熄火就讓車輛怠速且廢氣一直排放，不但汙染空氣且損耗更多的燃料，因此環保署制定相關車輛超時怠速的處罰條款，且於2012年6月1日開始實施取締告發，我們就想要做自動怠速熄火裝置來解決超時怠速時所排放的廢氣。本次研究使用微電腦、加速度計、繼電器、旋轉編碼開關製作本裝置，利用加速度計去感測機車移動時的速度值，利用繼電器控制車輛熄火，配合旋轉編碼開關可以讓使用者自行設定怠速熄火時間，由於是透過加速度計去感測車輛的移動，故不需要修改車輛油路、電腦設定與時速錶，降低加裝本裝置的難度，因此非常適合用在各種車款。

五重溪是伴隨我們成長的溪流，它貫穿整個安坑地區，和我們的生活息息相關。由於社區的大量開發和經濟型態的轉變，讓原本淳樸的山林小鎮－「暗坑」，開始有了文明病，所以我們五個校園醫生開始利用每個星期三下午和星期六的時間為五重溪進行21 個觀測點的採樣工作。在資料上，我們利用網路資源，在知識上，我們參加水質檢測研習，在實務上，則利用自行設計的檢測器具，並請老師協助我們取得相關的檢測工具，期能隊五重溪的水質生態變遷，做一完整的了解。我們由觀察河道中的水和它的周遭環境開始著手，再決定要檢測水質的項目，有：水樣外觀紀錄、混濁度、含氧和含氧飽和度、酸鹼值、氨氮、電解質、BOD??等，含氧是必須在現場馬上做的，其餘的水樣我們就帶回學校當天檢測紀錄。這些檢測出來的資料可以讓我們評估五重溪的水質，和分析歸納污染的原因，再討論如何進行宣導改善。經過了五個月左右（跨了三個季節）的觀察、檢測、討論、歸納和分析，我們依據河川污染指標（RPI）的分類指標，針對每個區段河流水樣檢測數據作討論，發現五重溪溶氧量在6.5mg/l 以上、氨氮在0.5~0.99mg/l（冬季會偏高）是介於輕與中度污染之間，但是很多數據（如：BOD 在5.0~15mg/l）也告訴我們如果我們自己沒有警覺性，很快的五重溪也會被生態殺手所攻陷，所以我們也提出一些看法、建議和落實改善的執行策略，當然我們也會持續研究，作五重溪的終身義工。

本研究利用負壓式原理自製一個羽球收集器具，我們使用吸塵器產生吸力，連接自製的羽球收集器，將散落一地的羽球快速排列並收納至羽球桶內，成功的製作出「負壓式羽球收集器」。在實驗中探討負壓與自製的羽球收集器之間的各項物理性質，進而設計羽球收集器具的構造，並從多項實驗數據中，不斷地改良最後成功研究出最佳的羽球收集器。過程中我們運用450P的灰紙板、1000P的西卡紙與最後嘗試使用的硬塑膠板來製作羽球收集器，在吸力方面我們由一開始的普通吸塵器到後來使用的車用吸塵器，最後設計出不用彎腰撿拾，並能快速收納且能讓羽球成串收集的羽球收集器。

本專題嘗試以低廉成本以及節省能源的方式，利用簡單的滑輪組、齒輪組的設計與製作，期望能將機械手的製造，變的更加簡易。從設計圖繪製、材料蒐集、零組件製作、安裝零組件到實驗設計、數據紀錄分析、優缺點比較，控制器轉盤製作、麵包板電路設計及連接皆由小組成員集思廣益，嘗試錯誤與學習，親自實做出科展成品。我們利用文獻上尚未見過的、自己設計的「線材-馬達牽引」方式，取代傳統的四連桿、油壓桿驅動方式，製作出創新的機械手。本小組不但製作「功能測試版機械手」測試機械手的各項基本功能、比較材質或動力的優劣，更根據區域科展時教授給的建議及批評，對於部分細節進行改良，我們自行設計規格化的零件、底板，也與老師共同研發出迎合實務需求的「應用版機械手」的兩種新控制方式：圓盤自動控制系統及麵包板 IC 電路互動系統。以偏向自動化的控制方式，避免線路複雜、整理費工、人為操控不精準的種種問題及缺點，拉進與「以機械手取代人工」這個夢想的距離。

在吃完營養午餐後，同學清洗餐具，總會讓油膩膩的水流入水溝，對環境影響很大。因此，我希望能使用安全又有趣的方式來改善污染問題。首先觀察油、水的特性，瞭解油會浮在水面的原因，於是進行簡易分離槽的改良研究。本實驗探討在不同條件下影響油水分離的各種因素，最後製作「環保油水分離槽」，並且改進它的缺點，讓「油切」---水分離出來。改良後的「環保油水分離槽」排水速率 14.56 ml/s，油脂截留效果可達到 100 %，對降低水源污染有很大的幫助。我們也改良環保油水分離槽，製作「顏料過濾槽」和「污水過濾槽」。顏料過濾槽能讓溶液照度平均增加533.44 lux；污水過濾槽沉澱物清除率為 90.84 %，能讓大量的水再循環使用，藉以達到節約用水的目的。

想以環保又經濟的方式解決夏天教室內太過悶熱的問題，我們採取了三種類型的方式來達到隔熱降溫的效果，分別是：一、在教室屋頂增加隔熱措施 二、在室內增加降溫措施 三、在教室外部增加隔熱降溫措施。之後，我們再由各類型的隔熱降溫措施中，選取效果佳、經濟、施行方便且符合環保概念的幾種方法，加以組合成複合式的隔熱降溫措施，以達到更佳的功效。經過多次的實驗證明：屋頂定時灑水搭配室內定時拖地以及教室外種植樹木，可達到最佳的降溫效果；屋頂種菜搭配室內定時拖地以及教室外種植樹木，可達到不錯的降溫效果而且既環保又具有產值(生產的蔬菜可食用)，還可讓小朋友學會種菜並體會收成的喜悅，可說是一舉數得。

為有效利用學校營養午餐的回收油，以減少環境之汙染，故本次實驗採用本校和校外廚房經過油炸食物後的回收油，以及未經烹煮的新油，加入甲醇產生酯化作用來製作生質柴油。再探討自行設計生質柴油的簡易檢驗方法是否可行？進而探討和動力輸出和不同比例的生質柴油與石化柴油混合後，在品質上是否有顯著的差異？並依據所檢測出來的數據和訪談民眾的問卷，來了解我國能源政策的推行和民眾的反應。