理化科

選用六種常見化學藥品進行三種實驗，（1）觀察藥品溶解於水的過程中溫度變化現象，並且測得的溶液比熱與一般固體比熱進行比較。（2）以固定升溫方式測定不同濃度溶液的比熱，與化學專業網站的資料對照自測比熱的準確度，（3）將不同濃度的溶液進行折射率的測定，討論不同離子濃度對折射率的影響，與不同離子濃度對比熱的影響，兩者進行對照比較，看是否能對應出比熱與折射率之間的關連性。我們發現：六種水溶液，不論濃度大小，比熱均小於純水的比熱，其中僅有蔗糖水溶液的比熱實驗值近似於純水的比熱。我們提出混合物比熱與化合物比熱的溶液理論模型，並進一步考慮水溶液中的離子作用力與成分物質內能之比較，合理地解釋了本實驗的結果。

在新聞報導中指出一般免洗筷子中大都有殘留二氧化硫，而二氧化硫可能導致過敏或氣喘病。本實驗主要是利用國中理化實驗室中常見的藥劑，找出檢驗竹筷子中的二氧化硫的簡便的方法。我們把竹筷中二氧化硫的檢測分為定性與定量分析兩部分。在定性分析實驗過程中，我們發現氯化鋇雖然可使亞硫酸根產生白色沉澱，但沉澱的現象不是很顯著。因此在加氯化鋇之前先加入過氧化氫，使亞硫酸根氧化成為硫酸根，可使產生硫酸鋇沉澱效果更顯著。而定量分析部分，經過多次的試驗，我們改進滴定的方法。首先降低碘標準液濃度，並利用注射針筒與點滴用的軟針來進行滴定，使得微量的二氧化硫可以被檢測與分辨出來。而根據實驗結果，我們發現所收集的衛生筷，只有木質衛生筷無二氧化硫殘留。而從定量實驗中可發現浸泡三小時或煮沸應該有助於去除竹筷的二氧化硫殘留。

本研究探究網路及廣告所提芭樂葉多酚會抑制唾液澱粉?作用，但結果顯示多酚反能促進唾液澱粉?催化作用，可能因其與干擾澱粉?作用的金屬離子結合。我們不能因此推論攝取多酚會使人增胖，有其他機制和體內葡萄糖代謝有關而影響體重，如多酚能抑制細菌，科學雜誌「Nature」(註十)、(註十一)指出腸道中含促進養分吸收的厚壁菌門(Firmicutes)和抑制養份吸收的擬桿菌門(Bateroidetes)，二者合佔腸道菌種 92.6％，且肥胖動物體內 Firmicutes 量遠大於 Bateroidetes，而減肥過程中 Firmicutes 量漸少於 Bateroidetes 數量。據結果多酚對取自屠宰場的豬小腸液菌有抑制效果，因樣本來自肥胖豬隻腸液應富含 Firmicutes，芭樂葉多酚抑制到 Firmicutes，使人體吸收養分能力變差而減重。所以本研究發現多酚能促進減重的原因，應從腸道菌落消長來探討

本作品在於探討陶笛音階變化的變因，並利用石膏粉根據所推得的原理實作出石膏笛。本研究中，我們了解了影響陶笛音調高低的變因有：(一) 氣切孔面積越大，音調越高。(二) 指孔的面積越大，音調越高。(三) 空腔越大，音調越低。另外也得到了幾個觀念：(一) 指孔開孔的位置不會直接影響音調的高低。(二) 陶笛的音調高低，和指孔開孔的數量無關，只要開孔總面積相同，音調高低即相同。(三) 空腔愈大，開孔要更大才有較大的音調變化，但開孔太大即無法吹出聲音，因此空腔愈大，音域愈小，這也是為什麼市面上的陶笛都小小的原因。(四) 根據空腔大小、氣切孔開孔的面積，可以找到指孔面積與音調的關係，即可實作出一支石膏笛。

市面上的各種清潔劑中各種清潔劑所清潔的對象都不盡相同，同一種髒污也有多種可用之清潔劑。但，有些髒污就算清洗很多次也不完全有效，有些髒污清洗起來卻易如反掌。此實驗便是以各種不同濃度的清潔劑加入有髒污的布料探討其中之：（一）不同的布料探討其清洗之難易程度（二）各種清潔濟對於布的清潔力（三）各種污漬經清洗後的乾淨程度（四）不同溫度下是否對去污效果有所影響（五）加入有機溶劑之後對去?力之影響（六）攪拌與否對去污之難易。

根據報導在胃酸過多的情況下除了吃胃片之外，還可以選擇喝牛奶或優酪乳，報導中亦指出喝優酪乳比喝牛奶還要好。本實驗從優酪乳的制酸能力和緩衝效果探討其在模擬胃酸過多情況下的表現。當優酪乳與模擬胃酸比例為1:1 時，即可使胃酸過多現象達到抑制的效果，雖然鮮奶和胃藥同樣具有抑制胃酸過多的效果，但優酪乳具有不傷胃、無副作用的特性。本組發現優酪乳能持續緩和模擬胃酸達6~8 倍左右，顯見少量的優酪乳即可有不錯的緩衝模擬胃酸效果。另外，本組亦利用加與不加模擬胃酸兩種狀況，了解四種廠牌優酪乳加入鮮奶時，乳酸菌的抗酸效果，並利用發酵程度判斷其抗酸性的能力，過程中發現，優酪乳發酵程度受到溫度的影響比受到模擬胃酸的影響還大。

以日常生活中常見的化學變化『鐵生鏽』為主題，研究在不同的環境中發生反應：以相同量之鋼絲絨，改變周遭的液體（酸鹼性）、溫度、色光照射、以及磁化等變因，進而瞭解在不同的環境下所造成鋼絲絨生鏽速率的快慢。最後得到在酸性環境、高溫、藍光照射以及未經磁化的鋼絲絨反應速率較快。

在理化課程提到「水的壓力與液體深度及液體密度有關，與容器形狀無關」；但課本中所提及的橡皮薄膜水壓觀測器，在實驗操作過程中，只能觀察到水愈深，薄膜凹陷程度愈大；但薄膜凹陷變化量能代表多大的水壓值並無法得知；因此我們嘗試利用方便取得的器材如針筒、壓克力板、彈簧秤等，設計出新型水壓測量實驗裝置，藉由觀測彈簧伸長量，進而換算出液體壓力的準確數值；並且此實驗裝置也可在不同形狀容器中觀測同一位置的上、下、側壓力值，達到準確驗證、操作方便的目標。

蒐集科展資料時，發現化學鐘擺很有趣，反應過程溶液顏色會有規律變化，引發我們想做做看，並瞭解其中各反應物的角色，同時也研究反應物加入順序、濃度及溫度變化等因素對反應週期的影響。我們先以眼睛及碼錶，觀察並記錄顏色變化週期，發現不易測量精確的週期。後改用LED光源通過反應溶液後照射在光敏電阻，同時將光敏電阻串聯電池及數位安培計，藉著溶液顏色變化，透過光線的強弱來改變光敏電阻大小而影響通過安培計電流大小，來測量反應週期，結果也因人無法即時記錄而效果不佳。最後，改用光敏電阻串聯另一電阻與電源接成一通路，以示波器測量光敏電阻所分得之分電壓大小隨溶液顏色變化而改變之情形，來測量反應週期，發現較能精確測量反應的週期。

在本實驗，主要針對染料敏化太陽能電池的幾個變因來研究：染料、二氧化鈦膜厚度、電解質pH值、電解質組成比例以及光源照度對染料敏化太陽能電池光電轉換的影響。染料部份，採用了葉綠素、花青素、甲基藍、汞溴紅四種染料來比較，未染色為對照組。結果以甲基藍的敏化效率為最佳。在二氧化鈦薄膜厚度時，發現較薄的膜有較高的光電轉換效率。電解質pH值方面，發現酸性與中性的電流傳導效率較佳，鹼性則偏弱。此外，我們亦發現波長較短的光對染料敏化太陽能電池的電子電洞分離效果較佳。我們藉著控制電解質中碘化鉀的濃度，試著改進其電流傳導性能，結果發現在重量比(wt)為碘/碘化鉀/水(1/X/10)的系統之中，X約等於10-13有最佳的表現。在光度曲線方面，將自製太陽能電池以不同照度測試其電壓、電流值，電壓電流均隨照度增加而增加，發現電壓值在超過12000Lux時會突然下降。最後，我們測試了染料敏化太陽能電池的壽命。發現染料敏化太陽能電池的電壓／電流值在48小時內無削弱的趨勢。在補充實驗裡，我們嘗試了以二氧化鈦膜的大小為變因，觀察其光電流密度的改變情形，並比較各種鍍膜方式，以找出最經濟的鍍膜方法。