理化科

一、利用了國中所學的原理，來製作定量式排水集氣法的儀器，用簡單的材料製作出可測量過氧化氫分解反應速率的儀器。二、利用改變過氧化氫水溶液的濃度測定過氧化氫水溶液分解的反應速率並推求反應速率定律式及反應級數。三、利用改變二氧化錳的量測定過氧化氫水溶液分解的反應速率，進而推得非勻相的催化反應與接觸總表面積有關。四、利用改變溫度高低測定過氧化氫水溶液分解的反應速率，發現溫度越高反應速率越快，但溫度太高雙氧水分解速率變化量有緩和趨勢。

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。

這個研究的目的是藉著磁力來控制液體的流動，達到力量的緩衝減振的作用。磁力是超距力，因此鐵粉不論是在空氣或水中，都會依磁力線排列。在水管中按磁力線排列的鐵粉會阻礙水流，減少流量，因此可以藉由控制磁力，達到控制水流量，產生緩衝效果。本研究經過實驗，分析了不同的磁鐵位置和磁力大小對水流量的影響。然而鐵粉在水中會有生銹、沉澱、沖刷的問題，因此本研究使用油取代水，讓鐵粉在油中隔絕了空氣和水分、至於鐵粉在油中會產生鐵粉沉澱的問題，本研究找出方法，用油脂包著鐵粉再混合在油中，這樣不但隔絕鐵粉和空氣，而且油和油脂可以互溶，就不會有沉澱和生銹的問題。本研究並設計了測試設備，實驗測試了不同的鐵粉油液的流動性，找出磁力和管徑對於緩衝效果的影響，並且將這些影響關係整理成公式，用電腦程式來顯示不同磁力、管徑、施力可得到的緩衝效果、最後我設計製作了一個實際的緩衝裝置，呈現磁力的緩衝作用。

探討自製保特瓶「燃料電池」的放電電功率受那些充電條件所影響？目前實驗出有電解質 種類、電解質水溶液濃度、電極、集氣管、溫度、電源大小、電解時間。目前找出較佳組合 是5.0M 的KOH電解質水溶液、至少經3次淬火的石墨電極、電極有半透膜的集氣管所做成 保特瓶「燃料電池」；再由自製太陽集熱器搭配提供溫水槽使保特瓶「燃料電池」可達約40 ℃的較佳反應溫度，提高電解水後的放電電功率，在放晴的天氣用太陽能電池電源電解水、 或有強風時候用風力發電機電源電解水，將產生的氫氣和氧氣來當「燃料電池」。

探討在非理想狀態下影響1.牛頓擺碰撞之能量傳遞與2.單擺週期的因素。在牛頓擺實驗中，拉起一側的鋼珠，當釋放時，鋼珠(擺錘)將重力位能轉換成動能，並經由與其他鋼珠的碰撞而將能量逐步傳向另一側，使得另一側的鋼珠因能量增加而擺動，且撞擊顆數洽與談起顆數相同，然後鋼珠又延反方向撞回，如此反覆傳遞能量，史牛頓擺持續的擺動。但因能量不完全傳遞，以及鋼珠彼此間的摩擦、空氣阻力的影響等因素，使兩側的鋼珠擺動振福因能量減少而逐漸變小。在此討論撞擊與被撞顆數(擺錘)、擺錘質量、擺錘能量、擺錘種類、擺長，對其碰撞(能量傳遞)次數的影響。在單擺實驗中，單擺每次擺動皆因擺錘與空氣阻力的摩擦而消耗能量，使擺動的振幅與高度會漸漸減少。在此討論擺長、擺角(小於5°)、擺錘大小、擺錘種類及空氣震動的激烈程度對週期的影響。

本實驗主要探討耐綸６,６製備方法的改良(改變聚合單體濃度、溫度、溶劑種類)，將耐\r 綸材料以自製天然有機染料（水筆仔、梔子、芭樂…）加以入色(直接入色、間接入色)，最後\r 測量每種材質韌度。\r 一、濃度為0.3M 的己二醯氯和0.25M 的己二胺進行實驗，聚合情況最良好，韌性最佳可\r 承受203.2 克重拉力。\r 二、聚和溫度為40℃時，耐綸聚合韌度最好可承受200.2 克重拉力\r 三、單體己二醯氯溶劑正己烷改換成正庚烷，聚合情形比原先好。\r 四、間接入色：\r 1.不加熱入染：以梔子染液入色後的韌度最佳，可承受105.1 克重，芭樂次之。\r 2.加熱入染：以芭樂染液入色後的韌度最佳，可承受120.1 克重拉力，梔子次之。\r 五、直接入色：韌性度以芒果染液最佳，可承受110.1 克重拉力，構樹次之。

藉著物質可在相同密度溶液中懸浮的特性，利用密度差距極微小的BB 彈，呈現許多溶液中不易察覺的現象，加以研究。本實驗探討許多主題：(一)在溶液濃度與密度的關係研究中，電解質與非電解質有很明顯的差異，可能與溶解後帶電的情形有關。(二)不均勻的溶液呈現水平層狀分布，要使靜止的溶液自行擴散到均勻非常不容易(三)在溶液的溫度與密度關係研究中，在我們研究範圍內溫度每升高10℃密度將會降低約0.001406g/cm3。(四)擴散研究中，不均勻溶液的溶質在濃度愈高的地方擴散的愈慢。

1. 在本實驗裏，以膠水代替水當溶劑，結果較明顯地觀察到電解結果。2. 在本實驗裏，發現最好的膠劑成分是洋菜。3. 在本實驗裏，我們用針筒、針頭等器材組裝了【第一代簡易電解裝置】。4. 在本實驗裏，我們發現當連接的電壓超過3伏特，【第一代簡易電解裝置】的鐵電極就會被分解。5. 在本實驗裏，我們設定電解速率的單位為ml/秒。6. 在本實驗裏，我們發現最適合電解實驗的洋菜濃度是2﹪,硝酸鉀濃度是1﹪7. 在本實驗裏，我們用吸管、銅釘等器材組裝【第二代簡易電解裝置】。8. 在本實驗裏，我們發現部分物質並不適合當洋菜的染色材料。9. 在本實驗裏，我們發現銅釘電極間的距離愈大，電解速率反而愈小。10. 在本實驗裏，我們發現【第二代簡易電解裝置】的電鍍效果比課本裝置好一些；並驗證出最佳電鍍方式為電壓2伏特，通電3分鐘。

課本第四章提及：光速是速度的極限，許多科學家嘗試測量光速。本研究利用微波爐的電磁波特性簡易測量光速。微波屬於電磁輻射，速度與光速相同。當微波爐加熱含水分又可融化的物質，如巧克力、日式棉花糖，其局部融化點間的距離便可計算出電磁波長；配合微波頻率，便可計算電磁波速度。研究過程中，得到以下成果：1. 改造微波爐運轉與電源控制機制，能測量熱點距離。可利用保鮮膜記錄熱點距離。2. 微波爐測量熱點間距離應為微波波長的一半。3. 利用巧克力測量光速結果，誤差在10%以內。4. 改變介質（巧克力浸泡在沙拉油中）會影響電磁波速度，因此波長也隨之改變。

傳統的薄翼迷你偵察機為了要在有限的空間裡，兼顧質量輕及升力大，因此其薄型機翼大部分都使用低展弦比（大面積）的機翼，但低展弦比的偵察機因為旋轉力矩較小且不能裝尾翼，所以飛行時較不穩定。於是我們利用自行改良製作的簡易風洞，改良出高展弦比（小面積）的機翼，也能獲到較大的升力，同時其升力係數比低展弦比（較大面積）的機翼更高，飛行也更穩定。實驗中，我們固定翼展長度和迷你偵察機相同，但降低機翼的寬度，我們發現不同機翼形狀具有不同升力，其中漸縮比0.5 具有較大升力及升阻力係數，但升力仍比低展弦比機翼小，於是改變機翼弧度及弧翼高度，結果我們發現高展弦比的弧形機翼及1/15 的弧翼高度，居然也能獲得比低展弦比機翼更高升力及更大升力係數，大幅提昇薄翼迷你偵察機的升力以及更穩定的飛行。而且高展弦比的機型也更易偽裝成類似老鷹之類的動物，能像老鷹一般展翅上騰獲得更大升力，如此，不僅可以使軍事偵察更加隱蔽，更可用於警方攻堅時對於人質情報的收集、山區搜救，或是自然景觀的調查等等，將來更可以應用於輕航機的機翼，使輕航機的飛行更具穩定性與安全性。