全國中小學科展

生活與應用科學科

“豆”志昂揚~探討豆芽甜、脆因素及銀芽得來速方法

豆芽的生長週期短、營養價值高、不受天災影響,很適合成為現代人的桌上佳餚。市場的豆芽很便宜,但是餐廳的銀芽很昂貴,豆芽達人說:豆芽人人會種,但是有機的好豆芽卻是一門大學問,餐廳廚師說:銀芽只能慢慢摘,貴在費時的功夫上。豆芽和銀芽充滿秘密,所以我們決定做研究:一、市售豆芽的甜、脆度;二、探討豆芽生長的變化;三、影響豆芽甜、脆度的因素;四、研究製作“豆芽溫箱”;五、研究快速取得銀芽的方法和器材。研究得知:一、選豆是種出好豆芽的第一步;二、環境溫度、注水溫度和光照狀態會影響豆芽的甜度;三、環境溫度、注水溫度、加壓重量和浸泡時間會影響豆芽的脆度;四、自製的“超級讚豆營”可以得到香甜、爽脆、得來速的銀芽。

源源不絕,「蔬」活自在─蔬菜自動澆水器

我們利用毛細現象,搭配資源回收箱裡每天都會出現的飲料杯及拖把脫落的棉繩,設計出能持續保濕的「毛細育苗盆」。經過測試,育苗盆可在走廊上維持一個星期不用澆水,讓土壤中的向日葵、小黃瓜、空心菜、秋葵和櫻桃蘿蔔種子順利發芽,地瓜葉枝條的扦插也成功;待幼苗發芽移到日照充足的三樓天台後,即使在陽光普照的天氣,也能利用毛細現象持續供水至少兩日,這解決周休二日菜苗的澆水問題。當菜苗移到菜園後,我們利用自然課本中的「九龍杯」虹吸原理,設計出菜園的定時定量澆水器,九龍杯可在每次啟動虹吸作用時供給蔬菜定量的水,儲水槽的設計,則讓有機菜園有機會利用雨水撲滿來澆灌,更為廚房洗菜洗米水的回收再利用提供一個方便可行的方案。

當 SO2 遇見花青素與APP

近年來,台灣的食安問題頻傳,常看見新聞報導添加二氧化硫的黑心食品,所以我們想利用生活中容易取得的東西,找出檢驗殘留二氧化硫的簡易方法。我們的研究發現:萃取紅鳳菜內含的花青素可以檢測二氧化硫,檢測的最適濃度區間為0ppm~100ppm。花青素與食物樣品以1:1的方式反應40分鐘後,搭配手機色彩分析APP─Color Grab、Color Math進行採色並計算出花青素褪色與原色之色差,再對照本研究之「二氧化硫含量與色差△E值關係表」,就可以推估二氧化硫的殘留量(ppm),而且不受食物原有顏色之影響,其結果與二氧化硫試紙、分光光度計檢測法之結果相符。這研究結果顯示只要運用蔬菜中的花青素跟免費的手機APP,就可以讓一般民眾在家DIY,自己檢測食物中二氧化硫的殘留量。

「燈」?造能,能不能?

太陽能板是目前新興開發的能源,在日常生活上太陽能板常裝設用於熱水器或是路燈上面,藉由太陽光來發電。我們嘗試利用室內的燈源來驅動太陽能板,透過數十種室內常用燈具來測試,試圖找出效率最佳的燈具。找出最佳燈具之後,再更換不同種類太陽能板,確定效率較佳的是單晶矽太陽能板,然後進行光照入射角度的測試。經過反覆多次的實驗,我們發現鹵素燈以 90。角照射單晶矽太陽能板能有最大的功率。我們也自行製作一個以太陽能板來驅動的吊扇,希望能推廣太陽能板的用途,讓室內照明的光線能「一光多用」,突破太陽能板只能用太陽光發電的想法。

文明的產物-噪音

噪音一直是生活上嚴重問題,影響生活情緒、工作品質,甚至使聽覺能力受損。普通的家庭其實無法達到很好的隔音效果,所以我們試著利用窗戶和聲音的共振頻率關係,來改善這樣的問題。

「霾害」不「霾」怨─空氣清淨機的運用探討

本實驗主要探討在空氣品質不佳的環境下,如何將空氣清淨機發揮最大效能,有效降低室內PM2.5濃度,達到淨化室內空氣的目的。以我們平日活動的場域,在家中和學校教室進行實驗。我們先評選出實驗代表機種,再探討空氣清新機的使用方法:(1)在不關門窗的情形下使用清淨機:可降低PM2.5,但下降效果無法令人滿意;(2)在關門窗的情形下使用清淨機:PM2.5可下降到個位數,但CO2濃度上升,會感到空氣悶不舒服。(3)將清淨機裝置於窗台上並關閉門窗,使室內形成正壓環境:PM2.5可下降到個位數,CO2濃度也能維持舒適穩定的範圍。(4)因清淨機裝置在窗台上有安全性顧慮,便將空氣清淨機改良加裝象鼻風管,以室外機的方式使用,同樣能達到有效淨化空氣的目的。

鳥鳴鶯啼-探討鳥笛的製作與推廣

從六上翰林「聲音與樂器」我們學習到製作樂器的方法,加上看到路邊賣的「水鳥笛」及為了想「引鳥出洞」而動手利用竹子來製作不同的鳥笛。本實驗是從鳥笛的結構,探討吹嘴(長度、角度、位置)、竹體(長度、內直徑大小、厚薄)、氣窗(形狀、尖銳度)三者與頻率、響度的關係,以及三者彼此互動的關係。研究顯示,吹嘴內直徑與氣窗內直徑相同,吹嘴黏貼處0.9cm、角度30度吹出的頻率最大。竹體外殼越薄,頻率越大。在鳥笛的應用情形,有材質不同的鳥笛、拉桿鳥笛、指孔鳥笛。材質以PVC水管頻率最大,紙捲筒最小。拉桿鳥笛上下拉動空氣柱長短,指孔鳥笛控制指孔面積大小,都能吹出美妙的樂曲。最重要的是「急難救助拉拉笛」的發明,更是令人感到驚訝!

自組裝「聰明窗戶」製作之研究

導電高分子可用於製作的「聰明玻璃」,即是電致變色的應用,電致變色玻璃屬於建材領域,一般採用電化學法處理,但此方法無法處理大面積?因此我們思考─可否利用奈米科技中的「自組裝」特性,將電致變色物質附著在 ITO導電玻璃上。如果能停留在表面,因為奈米晶體的體積很小,所則會因表面積效應使得的總面積相對大很多,故由此概念展開本主題之研究。研究過程是先進行文獻探討,再研究利用浸泡自組裝方式生成導電高分子薄膜,其中還須研究找尋另一適當的導電高分子與中間的電解質,完善後須組裝並測試顏色對比,最後針對最大對比色之模組進行耐久穩定性測試。研究發現利用聚苯胺為自組裝的單體原料,在溫度 4 度時兩天是最佳化,且由 SEM 得知高分子之寬度約 500nm。另一片 ITO 玻璃的導電高分子用已商業化、化性穩定的產品─PEDOT-PSS、電解質採用 LiClO4 皆能在測試時有良好的成果出現。組裝後的元件經由循環電壓將近 300 次測試發現,穩定性甚高、顏色對比只降低 4%。本研究成果之元件變色為深藍色與墨綠色,顏色並不豐富,如能改變不同高分子,找尋其他分子材料讓顏色更豐富,再者能採用可撓性的素材,其運用範圍應該會更廣。

高畫素手機是否能拍攝相對高品質照片之探討

本研究旨在探討照相手機廣告中所強調:高輸入畫素值,是否就一定相對於具有更高的解像力、能辨識更多的影像細節、更能還原真實世界中的色彩等等,設計實驗並加以分析。研究過程中並不考慮其他特殊錄音、錄影等特殊功能。結果發現,高畫素的照相手機在實際輸出時雖能得到的較大的影像面積,但在影像細節的表現上並非具有相對的高品質。在一百萬畫素的規格差距中,規格較低者有比較高規格者具有更好的測試結果出現,而在二百萬畫素的規格差距中(如 100 萬到 300 萬等級),高畫素可近乎於高品質(並非絕對)。整體而言,高畫素手機比低畫素手機有較佳的辨識能力、影像層次的捕捉能力、以及能呈現較佳的原始色彩。

吸金ㄟ牛奶

牛奶與金屬離子藉由沉澱實驗,可看出全脂、脂低與混乳對於金屬離子的影響,並推測全脂牛乳對金屬沉澱效果最佳。此外牛奶的pH 值愈低時,不利於金屬離子的沉澱(如鉛離子),但對銅離子則不受影響﹔另外,在不同的溫度下加熱牛奶,牛奶被加熱的溫度愈高,對金屬的沉澱量相對減少。對於牛奶與金屬離子的沉澱反應,其原因可能為乳蛋白與金屬的配位而生成大分子沉澱,或是破壞膠体溶液的帶電性而產生沉澱,仍尚待研究。利用小白鼠進行活體實驗,餵食小白鼠硝酸鉛水溶液後再餵食牛奶,發現只餵食硝酸鉛水溶液的小白鼠體重與食量明顯與有餵食牛奶的小白鼠有差別,且發現未餵食牛奶的小白鼠有類似鉛中毒的情況,有餵食牛奶的小白鼠則否,所以可以推論牛奶對於鉛有一定的解毒效果,若能增加實驗天數,若是利用其他哺乳類動物,可能可以得到更接近預定的結果。