化學科

曾經以 U型管、半透膜、探討流體之動力現象，界定了滲透壓並體認微觀下的滲透意義。又，由高中池球科學課木關於岩石、土壤中地下水滲流，所捉「達西法則」。引起以「化學動力學」統整滲透概念的興趣，於是，以地殼中化性最安定，物理組織易於觀測的土壤為界面。

應用光敏電阻會隨照光強度而改變電阻大小的特性，設計一種經由測量電流值大小來比較茶色深淺的方法。進而探討曝氣、氧濃度、溫度、酸鹼度等變因對綠茶變色速率的影響，及變色成因為何？總結發現：1.綠茶在高溫、有氧、鹼性的環境下變色速率較快。2.綠茶中所含的兒茶素氧化是造成變色的主因。3.在酸鹼的影響下綠茶的變色是一種可逆反應。4.兒茶素是一種多酚類的化合物。

本實驗中我們嘗試去探討各種影響水果電池效率的因素，如電解液的成分、濃度與溫度、電極種類、電極的間距、接觸面積、電池電路的連接方式等因素。經實驗後發現以下結果：一、當電解液的濃度或溫度增加，電池電流量會增強。二、當電極間的距離越近及電極接觸面積增加時，電池電流量增強。三、影響水果電池電功率最大因素為電極的金屬種類，實驗中以鎂鋁–銅作為電極的發電功效最好。四、將果汁製成果凍電池，可以微增電功率。接著我們試著利用在電子廢棄物回收廠，找到的銅箔基板廢料當正電極，廢筆電外殼的鎂鋁合金當負電極，製成的簡易電池模組可產生更佳的電功率，單組電池模組電壓值就達1.66 V(電功率86.33 mW)，串聯三組電池模組總電壓值可達4.74 V(電功率182.96 mW)，若串聯六組電池模組總電壓值更達9.57 V(電功率320.59 mW)，另簡易電池模組連接3 V直流馬達可使其運轉，因此，簡易型果凍電池可作為緊急時低功率電子產品之供電用途。

本研究探討砂糖及食鹽分別在水中(單溶質溶液)及混合在水中(雙溶質溶液)的多種性質探討。研究結果我們觀察到食鹽在飽和砂糖水溶液的溶解量會比單純在水中的溶解量小很多，但砂糖在飽和食鹽水溶液的溶解量反而會比單純在水中的溶解量大，我們以不同溶解機制來解釋；砂糖及食鹽晶體中的水分含量很少，對溶液的溶解度影響不大；密度、沸點、折射率隨溶液濃度增加而增加，比熱、凝固點隨溶液濃度增加而減少。

本研究探討鮮奶加入薑汁產生化學反應而使蛋白質凝固。經過一連串的實驗，發現薑汁與鮮奶比例1：6至1：60均可凝固，比例1：15凝固情形和口感都有不錯的呈現。鮮奶的最佳溫度為50℃~80℃，全脂或低脂鮮乳倒入薑汁中都會凝固。多種蛋白質飲品能與薑的蛋白酶起化學反應而凝固。沖泡奶粉須13%以上才能凝固。薑汁在低溫下能維持蛋白酶活性，中寮薑4℃可維持27天，其餘薑種4℃冷藏後7天的薑汁便失去活性，-18℃冷凍儲存的薑汁則可維持74天。薑塊於冷藏室可維持活性5天；於冷凍庫可維持活性15天。製作撞奶時，撞擊高度不影響結果，分次撞擊間隔時間須少於3分鐘，間隔30秒的輕微晃動仍可凝固；薑汁撞奶凝固最成功的反應時間須8分鐘以上。

在國中化學第十三章-電解質中提到，在比較強弱電解質時，應將溶液濃度、溫度、兩極面積及距離等控制一樣，可見上項因素會影響電解質導電情形。

我們希望嘗試雙氧水電池這個新議題與其他氧化劑次氯酸鈉、硝酸鐵電池，是希望它可以在實驗是輕易製作，且是環保而強力穩定的電池。實驗的過程我們儘可能使用低污染的材料，也發現一些不錯的實驗結果： \r 一、雙氧水電池，燒杯中直接反應：以10%雙氧水、Zn當陽極所產生的電壓電流最大，比文獻提到的A1電極好。 \r 二、雙氧水電池微型化，H2O2 30%中加入寒天末、碳粉與少量磷酸鈉，可產生大且穩定的電流與電壓。如此製作的電池，並不亞於市售電池。 \r 三、三種電池的比較，以H2O2最為穩定，Zn或Mg為電極可以產生很大的輸出電流。NaCIO與Fe(NO3)3水溶液電池，反應速率太快，電池雖有高電壓與電流，但不是很穩定。H2O2確實可以發展為強力環保電池。

薯榔染是一種美麗且有趣的原住民傳統技藝，一開始的用途是為了防腐、防霉以及將圖騰印製在衣服上。我們利用薯榔來製作染劑，發現把染好的布泡入媒染劑碳酸鈣、氯化鐵、醋酸鋁、醋酸銅後，顏色分別是深紅色、咖啡黃、粉紅色、咖啡色；而且不同的媒染劑防霉效果順序是：醋酸鋁＞碳酸鈣＞氯化鐡＞純薯榔染＞醋酸銅＞胚布。我們也發現薯榔染劑可以做為酸鹼指示劑，pH值越小的液體，顏色偏橘黃色；pH值越大，顏色偏咖啡色。綜合我們的研究，發現原住民的傳統染布，使用薯榔作染色原料，並以石灰作媒染劑；不但防霉效果好、顏色鮮紅可愛、護色能力中上、成本低，最重要的是天然染劑相較於化學媒染劑，汙染較低，真是最佳的選擇。我們試過很多方法，在布上做圖騰，最後發現，寶麗龍膠最為方便在布上畫出美美的泰雅圖騰。

上理化課實驗 14-1 製作電池時，發現燒杯中的電解液常被翻倒，弄得實驗桌上都是化學藥品；當時我想：如果電解液能由液態變成固態就好了！跟同學逛街時，發現路邊常常有人在賣果凍蠟燭，當時靈機一動：如果能夠將課本上的伏打電池改成果凍電池那該有多好呀！三年級學過：將不同活性大小的金屬以電解質隔開，則會產生電流。因此，隨手可得的鋁罐、鐵罐再回收利用，既環保又可創造能源的想法引起我們研究如何改良電池的興趣。在我們創造銅─鋁電池的過程中，注意到了前人從來沒有注意到的電極反應問題、反應生成物的檢驗方法、內電阻的計算方法、果凍電池、創意電池等，真可謂站在前人的巨大肩膀上。

節約能源不僅要「當省則省」更應「廢物利用」，根據資料所載，呋喃甲醛能與多數物質形成縮合物，可當耐隆原料，硝化纖維用溶劑，合成樹脂，照明雕刻法，保存劑，製備呋喃甲醛脂及其衍生物……等諸多用途；而一般廢棄不用的農作物，如玉米穗軸、穀殼、麥殼、蔗渣……等均可經酸水解後再脫水產生呋喃甲醛，中國向來以農立國，稻米、甘蔗產量尤其豐富，若能進一步加以利用則更顯其重要性，故著手研究。