生活與應用科學科

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。

高雄是工業大城，每日皆可看見各式卡車在路上絡繹不絕，與我們的生活息息相關，民國77 年12 月1 日出版的小牛頓58 期，曾探討導風板與卡車的關係，該時〈十四年前〉，台灣正在發達的經濟活動並不像現在旺盛，根據統計，使用導風板的機率並不高，不過現在隨著導風板使用的日趨普遍，導風板的形式也日益多樣化，只要在前鎮、小港等工業區走一趟，就可見架有各式導風板的卡車。我們實驗的重點是研究導風板對卡車車速的影響，以及不同角度與造型的導風板何種樣式最有效率？從不斷的實驗與修正過程中，我們發現導風板的樣式如能配合卡車貨櫃的大小及寬度，將會是最有效果的導風板。

本研究透過自製無葉片電風扇，了解其構造及原理，並透過改變其基本構造來了解影響其風力大小的因素，而在通過實驗及觀察後發現下列幾點: 一、本研究從實驗中推論無葉片電風扇壓縮的出風口應有一定的距離限制，來確保風可以被最大限度壓縮而放出。 二、無葉片電風扇在從加壓出風口將風送出的時候，無葉片電風扇的中心位置是幾乎沒有風的，而風速最大是在位於離開出風口處一段距離的地方(約4公分)。 三、從實驗可以推論無葉片電風扇的主體材質不同，會影響其風力表現及其所發出的聲音，而實驗中以塑膠為主體的無葉片電風扇表現較紙類為主體的為佳。 四、本研究所製出的無葉片電風扇在風量達到最大平均值時，經過計算已達到氣流倍增的效果。

消基會曾公布一般免洗筷六成五有問題，長期使用下將可能造成身體不適。本實驗是利用實驗室常見的器材及試劑，針對學校附近的小吃店及一般便利商店所提供的免洗筷，做一次簡單的總體檢，主要項目包括：外觀知覺檢視、油墨檢測、螢光增白劑檢測、防腐劑檢測、過氧化氫檢測及免洗筷水溶液 pH 值檢測等六項。實驗後發現，樣本幾乎都有過氧化氫的反應；利用市售驗鈔筆做簡單檢測，發現一款免洗筷外包裝有添加螢光劑的嫌疑；防腐劑測試，更讓人訝異，有些樣本放在容易孳生黴菌的環境達半個多月，竟沒有發霉現象，連黴菌都無法順利生長，可見對生物的殺傷力真的很強。建議商家下次在附贈免洗筷時，謹慎選用；希望同學們還是自備「環保筷」最安全。

將兩片太陽能板同極對接並改變光照條件，以產生不對稱的光線後，便能在太陽能板之間產生拉鋸性的電流，設計追日旋轉系統： 1.利用斜口遮罩外觀配合光栅板的疏密與長度，便能與光線強度產生幾何的關係 2.四片兩組(前+後、左+右)光電板，可產生拉鋸電流來控制二維立體的追蹤馬達 3.以雙向指針電表作為追蹤控制的切換開關，靈敏度遠優於微型馬達的啟動電阻 4.電表開關可控制外部電源啟動追蹤馬達，或切換將光電板發電回充至外部電源 以上組合設計，產生高靈敏度的追蹤效果可適用在平行光(太陽光)與非平行光(散射光)。實測發現：在日照10000Lux以上，光線偏斜10°以內就能感應產生追蹤效果且誤差在±3°以內，相當靈敏且精確。

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。

近來幾個重大的火災事故引起大家的注意，火災發生的當下，強化玻璃給予救災者的搶救與受難者的逃生都帶來極大的阻力，因此我們透過此研究找出解決的方法。在本研究中，我們設計出一套裝置，能在災害發生之初偵測到有毒氣體濃度的變化以產生告警訊號，並在有毒氣體濃度高升時發揮作用排除有毒氣體並擊破強化玻璃。除應用在火災事故中增加逃生機會外，尚可在居家環境中偵測瓦斯洩漏或不完全燃燒導致一氧化碳中毒等危機，可大幅減少生命與財產的損失。

本研究目的在研製皮膚電阻及心跳影響閱讀專注力偵測系統，以及分析環境噪音及溫、濕度對閱讀專注力之生理感知與舒適度。採用實驗研究法，首先針對量測數據進行校正，確保本系統能符合信度與效度之信賴水準。徵選有意願參與本研究之三位高職二年級學生為受試樣本，在閱讀「數學」科目下，調節環境聲音及溫、濕度，記錄受試者自律神經作用下引起皮膚電阻及心跳等生理變化。根據研究目的，獲致研究結果如下：（1）指尖皮膚電阻變大，表示閱讀專注力較佳，反之則呈現緊張的情緒；（2）心跳振幅越大，則情緒表現安定；反之則緊張；（3）闔眼後再接受本實驗所偵測之閱讀專注力比較佳。

在本次研究中，我們以共沉澱法[6]將奈米鐵粒子(Fe3O4)結合二氧化鈦奈米管(TiO2-nanotube,TNT)，形成奈米管奈米鐵粒子複合材料(TiO2-nanotube-Fe3O4 ,TNTF)。這樣一來，TNTF除了具有TNT的吸附、光降解的效果，同時也擁有磁性Fe3O4的可回收性。首先，我們以不同毫克數的TNT吸附亞甲藍，訂出實驗所需TNT的適當毫克數，再測試Fe3+：Fe2+：TNT不同比例的光降解能力，和觀察磁性強度，依照反應現象找出較恰當的比例。另外，我們也比較TNTF、TNT、TiO2(P25)對亞甲藍的吸附、光降解的效果。研究過程中發現，9 mg是比較適合實驗進行之條件，並不會因其過強的物理吸附而無法觀測光降解現象。在Fe3+：Fe2+：TNT方面，發現2：1：10的比例較佳，因其吸附力是TNT的2倍， TiO2(P25)的三十倍，降解力也比TNT和TiO2(P25)強。TNTF更具有不需過濾器即可回收的優點。

我們將太陽能發電板合併多功能充電器成為太陽能多功能充電器，並在測試與觀察的過\r 程中，發現了一些有趣的現象。\r 一、光照度是一個重要的因素，我們利用各種光源來進行測試，結果發現照度會影響發\r 電的效率及產生的電壓，照度超過7000 lux 才會有較理想的充電效果。\r 二、晴天時，充電裝置可以達到很好的充電效果，而日照很弱時，如果充電裝置一直在\r 連接的狀態下會讓電池的電力逆流，所以我們以串聯的方式加裝二極體在線路上防止電流逆\r 流，並且並聯充電電池組進行蓄電，在無光照的狀況下則可利用充電電池組的電力。\r 三、充電電池組的電池除了能夠直接使用，更可使連接的多功能充電器（4.3 V 以下）不\r 受日照影響穩定充電。一般USB 電源、手機、PHS 手機以及數位相機等電池（3.6-3.7 V），皆\r 可以完全適用於充電的範圍內。