生活與應用科學科

2015年4月，全台發生嚴重的缺水危機，然而台灣四面環海，年降雨量也不少，照理來說應該要比沙漠國家更不缺水才對。沙漠型的國家（如以色列）都採用海水淡化解決缺水問題，台灣呢？ 從最先研究的各種海水淡化的方法，如：逆滲透、多極閃化、電透析法、蒸發法等，而我們選擇了成本最低及製作方法最基本的蒸氣法。 創造出最有效率的蒸氣海淡法便成為了我們這次實驗的目的，從利用酒精燈燃燒過濾海水到利用凸透鏡和凹面鏡及微型凸透鏡(利用太陽能反射)等歷經多次實驗，將蒸氣海淡法提升到兼顧低成本及高效率。

首先以風洞實驗器固定風速、風源位置，測定建築物質量與受風面面積的關係。其次採用攝影機攝影風吹襲不同形體之建築模型，以慢速播放來觀察模型的振動情形；並利用乾冰、色光照射，佐以攝影播放觀察建築物周遭氣流之流動情形，求取氣流方程式。最後利用上述方法，測定風對不同複合式建築物之振動及氣流流動變化情形的影響。實驗發現建築本體愈重時，風影響其振動頻率也就愈小，這是因建築物受到地球引力愈大，風要吹動建築物所需的作用力也愈大。而建築物雖受風面面積一樣，但若受風吹襲的方位不同，仍會造成建築本體振動頻率相當大的差異，這將造成居住在其中的人感到不舒服及不安。實驗中並發現以另一棟建築相組合(複合式建築)可有效降低振動頻率：若多棟建築地基連結在一起，則抓地力愈大，穩定度愈高；或當多棟建築本體利用連結建築連接在一起，則加起來之總質量遠大於單棟建築物之質量，因此風造成振動頻率就變小了。故整體而言，附加建築是降低風影響建築物振動的好方法。

本研究探討自製溫室煙霧模型箱中，觀察不同濃度二氧化碳以及煙霧量與溫度之關係，透過S4A軟體所顯示的電壓值，配合感測元件測得在不同氣體濃度中的輸出電壓，製作動畫式二氧化碳與煙霧警報器進行遠端監控，並結合手機應用程式達成即時監測的目的。透過實驗，我們獲得以下結果： 1. 當二氧化碳濃度升高時，模型箱內的溫度會隨之升高，此時二氧化碳偵測元件(MG811)電壓值則會出現下降情形。 2. 當煙霧濃度增加，煙霧偵測元件的電壓值會上升，且在加溫過程中，其溫度上升較無煙霧更明顯快速。 3. 透過電腦軟體S4A將實驗過程數位化、動畫化與遠距化。 4. 將研究結果連結手機應用程式，透過藍芽傳至手機，使偵測數值以動畫式呈現於手機，並能夠進行遠距即時偵測。

我們從日常生活中發現了一個新奇的條碼，稱作「QR Code」，因為現在的行動裝置越來越多，為了方便快速儲存或連結資訊，有人便發明了它。我們先從QR Code 條碼的由來、基本架構和製作方式加以觀察試作，接著探討改變它的各項元素：定位點、形狀、面積、容錯率以及測試讀取裝置的解碼軟體和鏡頭畫素，最後我們將這樣的符號運用在校園中，並實驗可能發生的狀況，用來瞭解這種新世代的條碼跟以往的條碼有什麼不一樣。

本研究以風洞穩定輸入麵粉模擬灰塵來探討樹滯塵力。製作各種模型，可控制其他變因，並分別比較樹型、內部結構及葉形如何影響滯塵。研究發現迎風面積、乘載空間及擾流情形是主因。棕櫚型可擾流，迎風面積大，故滯塵力最佳。依實際植物組合葉片種類、總葉柄及小葉柄著生角度三因子，發現滯塵力都不同，其中總葉柄著生角度影響最大，因總葉柄控制整個葉片。各葉形中，圓形面積最集中，故滯塵力最佳。葉片質地方面，紙質表面粗糙，易卡住灰塵，上有附屬物更佳。本研究比較各類別的滯塵量，換算成相對百分等級，可量化評估各樹的滯塵力，並分析主要滯塵的原因。結果可做行道樹選擇的依據、樹木修剪的參考，減少灰塵入侵。

台灣四面環海，加上近來劇烈變化的詭異氣候，使得台灣經常得面臨水患威脅。我們發現車子一旦不幸落水，車上人幾乎無法逃過滅頂的厄運。於是興起研究浮力車的念頭，希望能藉此延長救援的黃金時間。經模擬實驗證實外裝浮力囊讓車子在落水時浮於水面是可行的，研究結果發現浮力囊若能有較大的底面積，且於車身兩側以較大的長度包覆車輛，將產生較佳的穩定度，而浮力囊的形狀則以圓柱較佳。期盼我們的模擬實驗能對實際的狀況帶來一些幫助。

本實驗主要藉由改變圓環飛行器的圓周長、長度、材質及尾翼形狀，尋找圓環飛行器飛行距離最遠的最佳組合。我們將發射方式分為以自製發射器發射及以手擲方式發射兩種，手擲的部分是為了因應平時一般人在玩都是以手擲方式發射的緣故。由實驗結果可以發現，圓周長30公分、長度10公分並外加三角形尾翼的雲彩紙圓環飛行器飛行距離最遠。同時我們也發現，無論是哪一種材質的飛行器，都是以圓周長30公分、長度10公分飛行距離最遠，在改變尾翼的部分，則以三角形和直角三角形飛行距離最遠。由於手擲與發射器發射的方式不同，所以兩者的飛行距離會有所差異，由實驗數據可明顯看出，發射器發射圓環飛行器飛行距離大部分都比手擲發射圓環飛行器飛行距離近。

本研究設計一具可變動扇葉角度的水車，目的在探討水車扇葉的角度以及水圳場址與水車運轉速度的關係，我們以校園旁的水圳來測試水車，水圳水流速度約40 cm/s，流量約242 L/s，水車半徑60 cm，重量87.4 kg，扇葉寬度30 cm，深度25 cm，負載為200 W的發電機。研究結果：一、以水圳的自然流速很難轉動水車，需用鐵板擋住水車兩側，使水流集中在中間的扇葉，才能轉動水車。二、擋水鐵板與圳岸的角度呈45度時，可有效防止水草卡住水車。三、扇葉的角度呈45度時水車運轉速度最高。四、擋水鐵板改以全罩式擋住水流，水流速度和水位差增加，發電機轉速可達600 rpm，產生13.7伏特電壓。本研究顯示扇葉的角度45度以及水圳裝擋水鐵板，可提高水車運轉速度，使發電機發電。

文明和科技為人類帶來便利的生活，相對的也製造許多污染。設法找出最反璞歸真的暖包，就成為驅使我們進行這個實驗的最大動力。要做出最反璞歸真的暖包，需要的材料必須容易取得、保溫效果要好，還能重複使用。我們找出使用適量的黃豆，加上保暖性高的布料，配合家庭必備的微波爐，就可以簡單的製作出好用的暖包。這個實驗包括國民小學自然與生活科技課程南一版第一冊第二單元「物體受熱的變化」、第八冊第一單元「熱與我們的生活」，以及國立編譯館第十冊第二單元「物質受熱的影響」，還有南一版第八冊第四單元「永續家園」的內容，也讓我們將所學實際從實驗中驗證。

元宵節路邊攤販，叫賣一種『滿天繁星』的小型手電筒，光源前面接著一串細細長長、顏色不一的透明塑膠「光纖」，把電池開關打開，細線頂端就會發亮！作者群首先意外發現光纖斷裂與轉折處，可透露建築物內部結構受損的訊息與方位；續而在應用雷射筆作全反射的實驗裡，再進一步發現「光纖雙向傳輸」及「光線槓桿原理」，可以用來偵測建築物的位移。「光纖」和「雷射光」相加乘，在生活中可發揮無遠弗屆的應用功能，值得大家來關注。在整個實驗過程中，對光纖導光特質有更進一步的了解；並且經由文獻的探討：鐳射偵測準靜物的位移等，變因的操控、觀測、分析，學到了網路資源蒐尋與擷取、數位相機、放大量測等方法、收穫良多。