理化科

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。

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。

傳統的薄翼迷你偵察機為了兼顧質量輕及升力大，因此薄型機翼都使用低展弦比機翼，但此偵察機因旋轉力矩小，飛行時不穩定。第一代的風洞，我們改良出了小面積、高展弦比且升力大的機翼，雖升阻比逼近但升力仍無法超越原先偵察機，因此進行第二代改良。第二代採改良式的風洞，獲得更穩定氣流，改良式測試架，可測出拍動式單組及雙組機翼。骨架及形狀對於升、阻力有很大影響，漸縮比0.5的機翼有較好的升、阻力。由測試中發現上反角變大，雖升力下降，但阻力也大幅減小。然後加入振動機翼，並使用兩副機翼，結果升力大幅提昇，且遠遠超越第一代機翼，若改良成雙翅振動的偵察機，將擁有更卓越的機密性，對於軍事的搜索或人質的救援，必定有更佳的效果。

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。

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。

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。

由實驗可知廢棄乾電池可資源回收再利用的部分達 76%以上，其中電解質經純化分離可得到有催化劑效果之MnO2，回收率達61%，電池鋅殼材質與實驗室用鋅片材質相當，電池碳棒除可當電池之電極外亦是實驗室常用之導電材料，故廢棄乾電池確實可完整的資源回收再利用；在自製之簡易氫氧燃料電池裝置中，我們發現需考量碳電極使用前之適當處理、正負極之集氣區設計、收集氣體量多寡、電池組的封裝以及鎳、Pt\r 粉之添加與否等問題，電解液之選用則是以濃度為2 M 的氫氧化鉀溶液為佳，經過努力之後，我們成功以自製的簡易串聯保特瓶氫氧燃料電池裝置使得電子蜂鳴器、LED 燈及鬧鐘開始動作，實驗結果證實廢棄乾電池是可搖身一變成為新的電池明日之星—氫氧燃料電池。

拿湯匙想舀出蜂蜜沖泡突然湯匙滑落瓶中，其緩慢下沉狀態激起了好奇心，觸發想進行\r 液體的黏度之實驗研究。研究包括：\r 一、應用不同口徑量筒，以外插法求出量筒口徑趨近無限大時小球的終端速度，避免量筒邊\r 界影響力，進一步成功地推算出液體的黏度為何。\r 二、逐一有計畫地改變了液體的溫度，從實驗數據歸納出液體黏度會隨溫度變化的情形為何。\r 三、創意設計，測量高黏滯性液體流過漏斗的時間，積極討論，建立其物理科學模型與理論\r 架構為何，以能預測液體的黏度數值，發現了從實際的實驗結果與我們所建立的理論模\r 式之黏度的預測趨勢非常吻合，誤差極小，可成功作為預測液體黏度之有效研究方法與\r 物理模式理論架構。\r 四、自製研發實驗裝置測量液體之撞到障礙物而能開始旋轉的高度以及其旋轉的週期為何，\r 並且能與黏度進行比較與討論，探討其間的關係與原因為何。

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。