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化學科

不酚青紅皂白

自配1%酚酞酒精溶液,在進行微型酸鹼顏色判斷時,會因為酸鹼溶液與指示劑之間比例問題,造成酚酞溶解度下降而出現白色混濁,造成顏色誤判;(1%酚酞酒精溶液/酸性水溶液)比值在pH=1、2之HCl水溶液產生白色的範圍依次為1.1~10.3、1.3~10.0;pH=1、2之H2SO4水溶液產生白色的範圍依次為1.4~15.0、1.8~10.0。0.1%、0.5%、1%酚酞在pH=14之NaOH水溶液,均可觀察到粉紅色褪色為無色;pH=15則因出現白色混濁,無法清楚判斷變色;0.5%酚酞在pH=-1的HCl、H2SO4可觀察淡淡橙色。0.07~0.6M的NaOH在0.01M酚酞中的褪色動力學,褪色反應隨著NaOH濃度增加而變快,可以得到反應速率常數k=0.032M-1s-1。而在NaOH溶液中加入酒精,酒精含量越高的情形下,會使得褪色的反應速率變慢;若改加入丙酮,反應速率差異不大。

燈下藍~自製燈箱的藍曬研究

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度,故自製藍曬燈箱進行實驗;為客觀表述藍曬圖的品質,以色差儀測量,發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好,並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質,而與吸水性、彈性等較無關;感光液在第二天、燈管亮數多時,藍曬圖效果較佳;定色劑以食醋效果最好;並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大,表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

黏土會唱歌—利用自製導電黏土搭配電子材料製作音樂黏土可行性之研究

從導電黏土的製作原理,意外發現利用電阻差異製成的音樂鉛筆玩具,於是激發想像力要製成音樂黏土電子琴。本研究企圖尋找製作導電黏土與絕緣黏土條件,並利用材料組合的電阻差異製作音樂黏土電子琴。研究發現,1. 自製導電黏土是可行的,比較不同的電解質,加鹽是比較好的選擇。2. 導電黏土採用中筋麵粉且不需加糯米粉較佳。3. 絕緣黏土的則適合加入糯米粉,並以橄欖油取代水。4.以導電黏土與絕緣黏土,搭配簡單電子材料可完成發光電路。5. 以IC NE555P製作音樂黏土加微量的純水調音,可有效增加黏土發聲音頻範圍。6. 用arduino可程式化將電阻值轉換成音頻的方法,能穩定發出固定音階,能製作音樂黏土電子琴。

「柚」〜「果」然來電!

進行水果電池實驗時,蒐集相關文獻得知,大部分水果電池測得電壓相差不大,產生電流也不大,心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能,因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻,及碳化電極延長電池壽命等,提升其發電效能,進行一系列實驗發現: 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高,其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例,製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁,能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化,能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

蟹葉「銅」「鋁」來電-環境友善光電強化銅鋁電池的探討

本研究探討以光電延長電化學電池壽命的可行性,在鋁銅電池兩電極間置入以幾丁聚醣為載體含有葉綠素、氯化鈉、及醋酸之膠態電解質所組成的新型三明治電池。電池以鋁網為陽極、中空銅框為陰極,太陽光經照射光敏染料的葉綠素,激發電子,傳遞電子至陽極,還原被氧化的鋁減緩消耗,被氧化激發態的葉綠素則為經外線路傳遞到陰極的電子還原為基態。研究結果顯示於葉綠素溶液中,加入幾丁聚醣(3.0%)、氯化鈉(0.6%)及醋酸(1.0%),所配出的膠態可得最好的最佳組成及條件,照光情形下含葉綠素之電池比不含葉綠素之電池電功率下降速度慢很多,證實以光電延長電化學電池的壽命的可行性,本研究為一種環境友善的新型太陽能光電輔助鋁銅化學電池。

硬幣會來電〜揭開「硬幣電池」研究隱藏的秘密

網路搜尋到「一元電池」,因好奇而進行研究;歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究,但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘,更突破性點亮鎢絲燈泡,但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片,經驗證是偽造,但由影片找到實驗元件:硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式;使用三用電表測量電流及電壓,需等數值穩定,才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉;硬幣電池串聯,電流強度未增加太多,但電壓卻呈倍數成長;硬幣電池並聯,電流強度有增加趨勢,但電壓並無明顯差異;NaOH雖是最好的電解液,必須 等未來實驗技巧成熟後,再進行後續研究。 實驗後,應將硬幣恢復原貌,落實實驗倫理,希望往後研究能注意落實。

「能量行不行」-以自製簡易光度計測定飲料中還原糖含量

生物課中學到,能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖,促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量,於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性,在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘,能將黃色雙硝基水楊酸還原,產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸,並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖,其光源是採用540nm的綠光進行量測,並製作葡萄糖、果糖的檢量線,葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925,顯示具有良好的線性關係,此外,本研究中各個變因最佳化的過程中,葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,實驗結果具不錯的再現性,為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

「豆」志高昂的「漿」來-探討毛豆漿的營養成分

由學校講座知道原來毛豆是黃豆的小時候,是同種植株。本研究目的是探討毛豆漿的營養成分。為了瞭解大豆生長過程,先進行實地踏查,再以自製不同品種的毛豆漿、黃豆漿與催芽豆漿進行實驗,本研究透過自製透光儀發現,毛豆漿的蛋白質含量與黃豆漿、催芽豆漿差異不大;利用本氏液檢測發現,與黃豆漿、催芽豆漿相比,毛豆漿中的葡萄糖含量略高,在總生菌數測試片上菌數較少;利用碘液檢測顯示,毛豆漿具有直鏈澱粉,易被人體消化與吸收,可以製作成毛豆粿製品。因此期許未來可以利用毛豆具有直鏈澱粉的特性,研發不同的毛豆製品,讓富含蛋白質與直鏈澱粉且營養豐富的毛豆,可以推廣給大家,擁有更多的應用價值。

「果」然「塑」這樣-農業廢棄物回收自製果膠保鮮膜之探究

目前正值疫情後時代食安及衛生與大眾的生活密不可分,日常所用之難以生物降解塑膠因環保及限塑法令應設法減量,故本研究冀望能實驗出市售保鮮膜之替代品。 研究使用醇沉澱法將回收之農業廢棄物過濾出果膠,再將果膠、海藻酸鈉、甘油、純水以比例1:1:4:100混合,可得不沾黏且易脫模之自製保鮮膜,再將其進行物理、化學性質、生物降解等測試,試驗其能於空氣中耐熱至少122 oC,會於85oC熱水中部份溶解;經黴菌生長測試13日發現其不會於空氣中生長黴菌;經拉力測試發現添加橘子保鮮膜拉力佳且優於PVC保鮮膜;經滲水實驗發現柚子果膠保鮮膜的滲水速度最慢;經掩埋測試三週後可完全降解,證明果膠保鮮膜可生物降解,對環境無害。

廢木屑的春天~探討前處理提升木質纖維醣化效率

本研究找出木質纖維廢棄物更環保的前置處理方式:木屑過篩縮小粒徑再利用低濃度硫酸、鹼性過氧化氫溶液二次處理,可以提高酵素水解木質纖維效率,且有效抑制不利於酒精醱酵的「羥甲基糠醛」產生。本研究控溫在100℃以下,酵素水解48小時最高達到84%的纖維分解率與57.2%還原醣產率。實驗設計可以大幅減少金屬離子廢液產生與耗能,也能提升目前業界常用酸處理的產醣效率。實驗發現複合式前處理藥劑的濃度最高只需3%且處理時間一~兩小時,可使還原醣產率比酸前處理增加30%。研究中的前處理用於鉛筆木屑和乾燥的果菜廚餘粉末,也都能達到73~83%左右的纖維素水解率,證明研究設計的複合處理木質纖維高效且節能環保。