理化科

為了瞭解物體互相摩擦後的帶電情形，本實驗使用摩擦力實驗裝置及量測系統，以鐵金屬(Fe)及鐵氟龍(PTFE)為試片材料，在乾摩擦條件下探討摩擦力、滑動速度對摩擦帶電的影響。實驗結果顯示，PTFE/Fe 的配對下PTFE 的表面電位極高，而Fe 的表面電位幾乎量測不到。此外，在相同的滑動速度下，摩擦力愈大帶電量亦會隨著變大，表面電位約與摩擦力的1.65 次方成正相關。而在摩擦力固定下，帶電量也會隨著速度的增加而增加，表面電位約與滑動速度的0.77 次方成正相關。根據實驗結果，我們提出摩擦帶電與試片表面摩擦溫度有關，表面溫度愈高，對電子吸附能力愈強，可以試片得到較大的表面電位。

本研究的主要目的是嘗試建立一套科學客觀的實驗方法來探討蘋果的褐變反應。研究中使用數位相機拍攝紀錄蘋果褐變反應，並利用ULEADPHOTOIMPACT12讀取這些影像中蘋果的RGB值，從RGB值的變化情形能更客觀地了解此反應的進行。研究發現不做任何處理的蘋果，在褐變反應初期約1～2小時RGB值均明顯下降，尤其B值下降最為明顯，之後RGB值即沒有明顯變化、浸泡過1％、2％、3％食鹽水的蘋果，在褐變的初期約2～3小時可維持較高的RGB值，2～3小時後雖然RGB值還是會下降，但是最後RGB值不會降得像對照組那麼低。本研究所建立的實驗方法為一較客觀的方法，有實驗組、對照組相互比較，比肉眼直接觀察更準確客觀，值得以後相關研究採用。

我們以生活中常見的食品，如：蕃茄醬、醬油、醋等酸性物質，對監獄中的鐵窗進行侵蝕模擬，針對不同金屬（鐵、不鏽鋼、銅、鋅、鋁）腐蝕情形進行實驗。其中本組與歷屆科展實驗較不同的是－通上了直流電，我們意外的發現了蕃茄醬、醬油及醋的腐蝕性極佳，其次是味精水溶液。而以鹽水來說，金屬的體積不減反增。關於通上直流電的實驗我們發現以金屬充當兩極也有可能造成腐蝕情形，結論為味精水溶液的腐蝕性極佳，便以它當作電解液來實驗。結果意外發現活性小的銅用此種方法的腐蝕效果極佳，而鐵的作用也不差。我們實驗的五種金屬的最佳腐蝕方法如下：一、 銅在味精水溶液中作為兩極的腐蝕效果極佳。二、 鐵普遍會氧化，在味精水溶液中作為兩極的腐蝕效果極佳。三、 不鏽鋼在電解的醬油和蕃茄醬中效果最佳。四、 鋁在電解的醬油和蕃茄醬中效果最佳。五、 鋅普遍在酸性溶液中腐蝕效果都不錯。

我們觀察海洋生物的甲殼構造，發現許多甲殼有許多空隙，進而研究這個問題。一個柱體的承載重量大小，由壓力等於重量除以表面積可得知，柱體透過製造空隙使得「縱面」能支撐較大的力量，「橫面」也因為表面積的擴大而可以支撐更多重量，也可以與重量向下壓所造成彎曲變形的的力量相抗衡；半徑加大，深度加長為擴大表面積。希望經過我們這一項研究，能將建材減少到最低，讓柱子承載更大的重量，讓小小的柱子創造奇蹟。

在做透鏡成像的實驗中，意外發現除了課本所提到的成像外，還有其它的成像。為了進一步探討這些多出的成像的成因，而做了這次科展的實驗。推測這些多出的成像是來自於透鏡表面的反射，因為光線從一個介質進入另一個介質會在介質的交界面，發生折射和反射兩種現象，所以可以將透鏡的表面視為面鏡，由於面鏡的成像而多出其它的成像。為了確切地了解這些像的成因，藉用光學的高斯公式，以物距和像距的關係判定成像的原因。實驗結果證明之前的推測是正確的。除了課本提到的成像是由於透鏡的折射造成，透鏡的表面可視為面鏡，由面鏡反射成像，例如凸透鏡靠近蠟燭的曲面可視為凸面鏡。此外，還有光線先經透鏡折射再經面鏡反射最後再經透鏡折射而成像，例如光線經凸?透鏡靠近蠟燭的曲面折射，再經過可視為凹面鏡的另一曲面反射，最後再經靠近蠟燭的曲面折射而成像。同樣的情況，也適用在凹透鏡成像。

本實驗主要是在超音波震盪器中，利用電解法製作金奈米粒子，並探討影響金奈米粒子製作的變因，希望能藉由實驗找到快速、簡便的方法，製作金奈米粒子，提供作為其他研究或生活應用的原料。實驗分別改變不同濃度的界面活性劑(CTAB)、溫度和溶劑，結果發現 30℃的溫度下，以統一純水配製 0.1M 的 CTAB 溶液，可在 10 分鐘內製得金奈米粒子。