全國中小學科展

生活與應用科學科

「囪」破「風」鎖線-學校斜屋頂排熱效能之探究

學校為了解決屋頂伸縮縫漏水問題,在前棟建築頂樓及原空中花園位置修建了斜屋頂。斜屋頂完成後,雖然我們有了美觀的建築,但炙熱的陽光照射在黑色的塑鋼屋頂,在屋頂下形成悶熱的空氣並封鎖住了,設置的通風口卻因位置過低無法發揮功能。這悶熱的空氣最後由較高的連接後棟的通道流向鄰近的教室(B405)及上、下樓層的樓梯間並停滯,形成此三處的溫度遠高於他處。在模型屋頂上設置煙囪式或聖誕樹形屋頂可有效導出熱空氣,因熱空氣上升的煙囪效應自然排出熱氣,使學校增添零汙染節能的綠建築。

應用拍翅飛鳥探討影響拍翅飛行因素

我們應用「拍翅飛鳥」探討飛行的特徵、原理以及影響「拍翅飛行」的因素與變化。經過探討我們發現:一、拍翅飛鳥由翅膀、動力搖桿、身體、尾翼組成,以橡皮筋為動力驅動連桿,使翅膀拍動,讓軟翅擾動氣流達到上升的目地,但是無法載重。二、拍翅飛鳥有左彎、直線、右彎、曲折、S、螺旋型等六種飛行路徑。三、高度、風向與強弱、動力大小、翅膀的夾角、翅膀的大小、尾翼角度會影響「拍翅飛鳥」飛行的距離。四、「拍翅飛鳥」拍翅飛行時,翅膀會阻擋氣流,使得氣流流速變慢、壓力變大,不利飛行。我們利用有趣的科學方式,增加科學知識並應用在生活上,覺得科學研究很有意義。

CC相關─以簡易製作比色計測量維生素C濃度

水果中的維生素C含量可利用分光光度計測得,但其操作流程複雜且機體昂貴,本實驗試以簡易製作的比色計測試水果維生素C濃度,既方便便宜可信度亦高。測試原理是利用DCPIP被維生素C還原,可由藍色趨於無色,此特性藉由比色計偵測透光度的變化 而轉換成維生素C水溶液濃度。經過排除溫度、酸鹼值及水果色素本身對透光度的影響,求出已知濃度維生素C溶液與透光度標準曲線、便可以以簡易的步驟推算水果的維生素C含量。

容器與濃度梯度的關係

本實驗利用鹽及糖,溶於水中,以觀察(1)容器的高度差,上下溶液溶質間分部的差距。(2)加熱至不同的溫度冷卻後,上下溶液中的溶質的分布有何改變。(3)經過冷凍之後,再恢復至常溫,觀察上下溶液中的溶質分布的變化。(4)利用容器的不同形狀與擺放方式,觀察經冷凍過後再溶化的溶質的分布情形。(5)在市場上經冷凍過後,再恢復常溫下食用的食品,經過如何的改變才能使上下的甜度,添加物分布均勻。

另壺沖 酵OUT茶毒

研究利用酵素、茶葉、基質和呈色劑產生呈色反應,觀察酵素的活性受農藥影響的程度判斷茶葉和茶水農藥殘毒多寡。 經過兩次改良,設計了易攜帶、低成本的木製比色儀器,用不同濃度硫酸銅水溶液確認自製儀器測出電阻數值和水溶液濃度有正相關,用呈色反應的黃色溶液測試自製儀器宜搭配紫色LED光源,用Tinkercad軟體繪製3D設計圖,並3D列印出儀器成品,可量產供大眾居家使用。 利用分光光度計測量茶葉吸光值農藥殘毒抑制率,發現與自製儀器電阻抑制率接近,自製儀器檢測茶葉、茶包、茶水農藥殘留抑制率,也探討泡茶溫度和時間對農藥殘毒抑制率的影響,實驗證實,將洗茶水溫80°C、時間20至30秒洗茶的第一泡茶水倒掉,可去除原茶葉中96%以上的農藥殘毒。

真的全自動-全球免設定日光追蹤系統!

陽光要直射太陽能板才有最大的發電量,現在太陽能板不是固定式的,就是用電腦程式輸入當地太陽軌跡來追蹤太陽。可是每個國家太陽軌跡不同,如果機器搬到其他國家就必須重新設定,所以我們想讓機器免設定自己就可以追蹤太陽。 實驗發現:陽光是平行光、照射太陽能板角度不同發電量也不同。所以我們把兩片太陽能板架起來,這樣太陽一移動,兩片太陽能板出現電量差,就能帶動太陽能馬達,直到兩片太陽板中心對準太陽,電量差消失就停止,實驗發現兩片太陽能板夾角65度效果最好(P.7)。 另外我們用彈簧和金屬吉他弦設計的開關來控制強扭力馬達,解決太陽能馬達不夠力的問題(P.13)。希望這個構想可以用在屋頂上的太陽能板,讓大家時時刻刻擁有最大的發電量。

油頭垢面真惱人─環保便利的油畫筆清洗法之探討

本研究旨在探討何種環保清潔液能最有效能的清洗油畫筆並且不傷手,整個研究從自製環保清潔液,到分析清潔液的酸鹼度,並實驗分析各類型環保清潔液清洗油畫筆的效能,最後以創客的精神研發自動洗筆機,以減輕學習油畫者善後的工作和節省時間。本研究採取行動研究,其研究結論如下: 一、自製環保清潔液經濟實惠且不傷手,但其清潔油畫筆的效果較差,實驗發現:加入沙拉油可強化清潔的效能。 二、190毫升市售液體水晶肥皂加入10毫升沙拉油,省時省水、清潔力強,其原本PH值10,雖在不傷手的範圍,鹼性仍偏高,實驗發現:加入沙拉油不僅清潔力增強,也中和降低了鹼度。 三、自製自動洗筆機省時省水、不沾手,為學習油畫者帶來便利性。

抓住空氣的尾巴-氣墊車

它是一種沒有輪子的運輸設備,以壓縮的空氣作為浮起來與往前推進的動力,能在任何地形行走,包括水面。 研究中得到的結論如下: 一、研究中利用不同材質(鋁箔、紙、保麗龍)的氣墊車找出了更適合做氣墊車的材質為:鋁箔材質>保麗龍材質>紙材質。 二、研究中發現到速度大小:鋁箔>保麗龍>紙材質,但若沒有車底氣裙時,速度大小:紙材質>鋁箔材質>保麗龍材質。 三、在氣墊車車後置一電風扇向其正向吹風,則船的速率不變;而氣墊車右方或左方置一電風扇向其側向吹風,則船的速率受到側風風速影響使的氣墊車偏離車道速度變慢。 四、最佳效果 — 改良版氣墊車:鋁箔材質、把底盤周圍墊高並加裝車底氣裙。

百發百中-機械投籃機

利用積木自製投籃機,不斷進行投射動作,找出最穩定的投擲狀況。再來利用設定投射手臂角度和手腕角度及球體材質不同,彈力材料的變換來找出進球率最佳的條件組合。投籃器和籃框的距離是因應投射力道太強或太弱時的調整變數。最終目標是在設定的條件下尋找出百發百中的投籃機模組。

輕質看板之結構設計與線型角架合體的行動研究

為了達到輕鬆搬且便宜、易收易放的輕質看板功能,我們研究以冷氣封板塑材、四尺鋁條、1號及2號壓線條等主要材料,成功地製造出防水且輕質的全座型看板。為了解決輕質看板承載桌面的負荷重問題,我們從容易操作的不同種類紙質的負重能力,開始比較堅固的結構狀態;以鐵絲製作不同的線形排列角架,進行比較負荷承載重物的最佳結構型態及使用較少原物料的設計。為了解決全座型的輕質看板「迎風偏移及傾倒」的問題,我們以縮小輕質看板與線型角架合體的不同排列方式,企圖找出較佳的迎風強度結構。為了取代舊型書桌承載看板桌面負荷重的問題,我們最後以塑膠水管製作可伸縮且定位高度的線型角架設計,以達到改進校內科展看板存放空間、佈置及校外科展看板搬運佈置的省力、省時、省錢的終極目的。