化學科

近年來，「保特瓶燃料電池」，這裝置已廣泛地使用在燃料電池教學上，稱為簡易燃料電池。但這原理雖普及但仍有創意改良的空間。本實驗力致將燃料電池與太陽能作結合為研究方向，發展出能在陽光下高效能放電的環保電池。 偶然下發現炙熱的銅片急速冷卻會裹上粉紅色的氧化亞銅﹔氧化亞銅是一價銅的氧化物，具太陽能轉換潛力，故我們有了拿它來當電極的念頭，先利用外加電壓，進行可見光分解水實驗，結果照光下分解水產生大量氫氣﹔且氧化亞銅本具高活性有光電化學性質，在逆反應時容易釋放電子產生高效能放電；並且在照光增溫同時也加快了電解速率，但溫度不能太高，而照陽光的溫度正適合，故我們試著將各種變因取出並設計實驗，來驗證與討論，最後統整設計出一個能利用太陽能的環保「保特瓶燃料電池」，對環保能量再注入無限的可能與創意。

羅勒是九層塔的種子，又稱為明列子，其多醣體的不溶性纖維可以吸收水分，減少膽固醇、三酸甘油脂的吸收。三酸甘油脂與醇類可以與鹼性催化劑作用，產生生質柴油。利用明列子不吸油、不吸酒精、可以吸水的特性，來研究生質柴油。轉酯化實驗中加入1克明列子，可以在油水吸水8克而不產生皂化現象，但產量會減少。在比較甲醇+氫氧化鉀+回收油的轉酯化實驗中，不加入明列子平均的產量為95.6 g，使用明列子平均的產量提高為100.5g。

以pH 計測試常見飲料的酸鹼值發現：含乳飲料的pH 值介於 6.1~6.8； 茶類飲料的pH 值介於5.9~6.6；碳酸飲料的pH 值介於 2.4~3.7；果汁飲料的pH 值介於 2.7~4.8；醋類飲料的pH 值介於 2.9~3.7； 提神飲料的pH 值介於3.4~4.2，大都屬於酸性。 人牙的硬度約在莫氏硬度6~7左右硬度很高，但是堅固的牙齒卻怕酸蝕。碳酸飲料、果汁飲料、果醋飲料、運動飲料都屬於酸性飲料，對牙齒有明顯酸蝕作用，所以飲用要適量並用水漱口。 將不同種類的牙齒分別泡進醋酸溶液中進行耐酸比較。168小時後，減重率乳牙（-64.29%）＞門牙（-12.09%）＞犬齒（-10.17%）＞臼齒（-6.62%），可見接觸面積的大小會影響酸蝕的速度外，不同類別的牙齒結構也會影響牙齒的耐酸作用。 牙膏的保護時效只有1~6小時，所以早、中、睌至少用牙膏刷三次牙，才能有效防蛀、防蝕。預防重於治療！所以，最好的保健方式就是少喝酸性飲料。

這是一項以蛋膜為對象的研究，並配合化學課及生物課所學的滲透原理。藉由電導度計測量電導度的變化，間接推得濃度以探討粒子經由蛋膜的滲透速率，分別探討不同濃度的電解質溶液、相同陰離子不同陽離子的溶液、及相同陽離子不同陰離子的溶液，並且探討離子溶液受磁場N、S極、不同位置的影響，以及其他粒子溶液通過蛋膜的情形，加以分析討論。一開始使用電導度計測量實驗裝置一號蒸餾水端的電導度變化情形，研究後發現問題，改善成新的實驗裝置二號，確定它的滲透速率情形。再度發現問題，設計實驗三號，測量離子溶液端及蒸餾水端距蛋膜0 cm處的電導度變化情形，企圖了解各種離子的蛋膜滲透、擴散與磁場的相關性。

國一課本中「唾液分解澱粉」的實驗，依照課本步驟操作往往要經過半小時以上的等待時間才能獲得結果。而且唾液取自同學的口中，酵素含量及唾液中的成分因人而異，不僅實驗結果可能和預期的相去甚遠，衛生問題也令人堪憂。所以，我們進行課本中「唾液分解澱粉」實驗的改進，希望能加速反應速率並且尋找唾液酵素的替代材料。 根據觀測結果及實驗結論可知：我們的實驗證明 一、 白殼麴菌及小麥胚芽均含澱粉水解酵素可以替代唾液中的澱粉水解酵素。尤其同一活化時間的乾燥小麥胚芽產糖量遠超過白殼麴粉，所以建議利用乾燥的小麥胚芽取代唾液酵素。在使用白殼麴菌時，必須先以溫水(約35℃~40℃)浸泡活化，活化時間在50分鐘~90分鐘最佳。而使用小麥胚芽則需泡水50分鐘，經研磨後使用，對澱粉的分解效果最好。 二、 紫外線可加速酵素分解澱粉的速率，尤其發現UVA紫外線的照度對於酵素有明顯的影響。若貼近UVA紫外線燈，其催化反應效果最佳。此外，亦發現UVC的穿透力極小(無法穿透玻璃及投影片)，因此照射UVC應建議直接由溶液正上方照射才不會被容器阻隔。 三、 若加入二氧化鈦當作光觸媒並且照射UVA紫外線燈，則強照度紫外線（貼近UVA紫外線燈），其效果會比只照射弱照度的紫外線更好。此外，UVC紫外線容易被容器的材質所隔離，本次UVC的測試結果無明顯的規律性，有待進一步的確認。 四、 我們所設計的可回收式光觸媒是可促進酵素反應而且是環保、省材料的生物晶片設計。 根據實驗結果，我們建議：將來在進行酵素的檢驗反應時，需要考慮紫外線對反應速率的影響，因為日常生活中紫外線的隨手可得(日光燈、省電燈泡、LED燈…)。反之也可以在以酵素催化進行各項醫療檢驗過程，藉由紫外線及光觸媒促進反應速率，來縮短檢驗時間。

偶然在 NASA 的網站上，得知在太空梭上是以燃料電池作為供應電能的裝置，和課程中曾經提到有關燃料電池的內容，有許多互通之處，因此引起我們一探究竟的動機。燃料電池的特點是直接以一般燃料如氫氣、甲醇等為原料，將原本燃料燃燒所要釋放的化學能，不經過熱能的形式，直接轉換成電能。如此來，大人的減少能量在轉換過程中的損耗，而能有極佳的能量轉換效率，同時沒有下完全燃燒所帶來的污染，乾淨又環保，符合新時代的需求。現在除了太空梭之上的應用以外，先進國家更已發展出汽車用的燃料電池，以取代傳統的內燃機。燃料電池這樣先進的供應電能裝置，實在讓人想親眼目睹，不過很可惜，課本中對燃料電池只有大略敘述和簡圖說明，缺乏實際的照片讓人一睹為快。同時又因為取材不易造價太高、體積過大不易攜帶等原因，不但在日常生活中無緣一見，連在課堂上，老師也無法拿出一個燃料電池來展示，實在令人失望。於是興起製作一個簡易的燃料電池作為展示模型的想法，以說明其構造原理及功能，增加大家對燃料電池的認識。

COVID-19肺炎病毒肆虐全球，強調用肥皂多洗手，已是大家認為最有效的防疫作為。有鑑於此，本研究希望透過學習肥皂製作過程，探討「皂化反應」的溫度、重量與pH的變化，以及「皂化現象」的影響因素，最後嘗試製作防疫抗菌手工皂分送給全校班級，共同為防疫盡一份地球公民的責任。研究中分別觀察皂化過程的pH值、硬度與去污力，發現皂化過程中的油品種類、油品溫度、鹼水與油品間的溫度差、氫氧化鈉的量、油品比例、環境溫度，都會不同程度的影響成皂情形。我們也發現，在實驗中設定的任何溫度都能成皂，而非一般認知的特定溫度。最後，利用實驗室培養的純化大腸桿菌，測定以艾草液、左手香液製成的肥皂有不錯的殺菌效果喔！

我們利用一連串的實驗探討糯米紙的各種性質，包含燃燒、溶解、導電、黏度等變化，更自己實際製作糯米紙，還將糯米紙作成酒精試紙，來檢測酒精濃度。這才發現小小的糯米紙，看似簡單卻隱藏著大奧秘。

在一本兒童科學雅誌上，我們模仿進行一次水果中的維生素 C 實驗，想不到知易行難，實驗看起來好簡單，加一加藥品，觀察顏色的變化就可以了，可是當我們自己從事實驗時，卻發現困難重重，這個實驗報告的整理，可以說是這個實驗的解決方法，除了維生素 C 本身的疑點外，也發現了很多我們自以為是的知識，其實不是那麼一回事，但是都是因維生素 C 而產生這些問題、疑慮與解決方法，所以我們將我們的實驗定為維生素 C 的真相。

在校園的學習活動中，由於粉筆穩定性高，吸水性好，並可以在教室就地取材，達到創意的學習效果。本研究利用粉筆結合國中實驗，經過設計、操作、結果比較，得到以下幾個發現與特色：壹、粉筆的運用涵蓋離子移動觀察與反應、電解與電池反應等實驗課程。貳、本研究可以改善實驗課程的方法，達到節省資源、操作簡易、容易觀察、多元發展的重要意義：一、所有實驗都在小小的粉筆上進行，可以大量節省藥品，並且減少操作空間，讓實驗也可以帶著走，在實驗室以外的其他場合進行。二、簡易的操作過程中，反應現象可以清楚觀察，體驗知識原理，增進學習的效果與樂趣。三、可以再發揮巧思，利用粉筆發展出更多元的實驗內容。