全國中小學科展

最佳團隊合作獎

「油」裡乾坤---實用油酸價與油色關係的新發現

在『油』的事件紛擾了一陣子後,我們將焦點轉回家裡常用的植物性油脂,研究最貼近生活的這個部分。內容主要是從油質老化試紙、酸鹼滴定測酸價、分光光度計測量光吸收度與自行設計的光敏電阻油色偵測裝置,去瞭解加熱時間與油質變化的關係。結果顯示:長時間加熱前後,橄欖油酸價都維持最高,但油色加深速率最慢(圖一)。不飽和脂肪最多的葵花油,酸價增加、油色加深速率最快。但只要添加維生素E,就可以蛻變成安定的油質(圖二)。高溫下,蔗糖在油中不到三個小時,變成焦油、黑碳,也使酸價、油色急遽升高、變深。油色是油質變化最明顯的證據,我們自創的光敏電阻油色偵測裝置,效果與高價位的分光光度計相近,能有效的偵測出油質的變化。

異色芒草株-五節芒(Miscanthus floridulus)變色機制之研究

禾本科是台灣常見的野生植物,經觀察發現此科植物普遍有變色現象,其中以五節芒(Miscanthus floridulus) 的變色現象比例最高也最頻繁。本研究主要針對五節芒各部分出現的不規則紅色現象進行分析,探討其成分、推測原因並瞭解此現象對植物本身的生長影響。結果顯示,此現象分佈在五節芒的各個部位,變色成因與土質、土壤酸鹼度並無關聯,而是與水分含量有一定相關性,且針對化學分析後,證實此變色現象是單寧酸所致。從實驗結果推測,五節芒的變色現象可能是在植株遭受破壞後,為應對被傷口吸引而來的植食性動物所產生的防禦機制。

猜不透我的心──探討影響颱風路徑的原因,及不同颱風路徑造成的災害

本報告主要研究不同變因對西太平洋颱風移動路徑之影響,方法為使用旋轉圓錐盤來模擬高壓風場,以BB 彈射入盤內時,BB 彈的下滑力和離心力平衡後,其移動的路徑,模擬颱風進入副熱帶高壓後的路徑變化。實驗結果發現,模擬高壓越強,模擬颱風越不易被快速拋出,且較強模擬高壓橫移時,模擬颱風的路徑也隨之偏轉。對照實際情況,發現高壓越強,颱風較不易被拋出,而順著高壓西側北上,有些更因高壓移動,路徑隨之偏移而接近台灣。實驗發現颱風不會被高壓直接向外推出,主因是摩擦力較小時,氣壓梯度力和科氏力平衡,形成幾乎平行等壓線的駛流風場帶動颱風移動。另外,侵台颱風路徑不是造成全面降雨的主因,明顯外圍環流及颱風眼對全面降雨的效果更強。

電流熱效應與白熾現象

本實驗以外加電流通過筆芯產生熱,使筆芯發光,探討所謂白熾現象。主要研究重點為找出電流、電壓、電阻、功率、壓力和溫度等之變因與白熾現象之關係,以六種不同波長之濾光片配合六個光度計,量測筆芯之發光程度,並嘗試用紅外線熱像儀定性測量筆芯於白熾狀態下之溫度分布。實驗結果發現,筆芯於白熾狀態下會變細。在同一實驗條件下﹝固定電流﹞,筆芯在壓力為5cm-Hg 時比在76cm-Hg 狀態下,發光時間至少延長一倍,由此可推之氧化反應為筆芯變細之主要原因。並以黑體輻射理論,嘗試推導出由光度計所量測之照度與溫度關係式,以解釋筆芯白熾現象。

「液表」人才—同性相吸,異性相斥

液體「內聚力」大小與液體固體表面的「接觸力」,將決定液體與固體接觸的接觸角。燻黑的玻璃會產生碳微粒,造成液體的疏水性,探討液體親水性和疏水性在沉體和浮體時接觸角的變化。我們發明了一種簡易的方法測量液體的表面張力係數,既方便又準確;實驗中我們得到一個物體密度大於液體的漂浮體,除了一般所知的表面張力外,還有因液體表面形變所造成的浮力。另外,若兩漂浮體的接觸面同為「上凸」,或同為「下凹」時,則兩漂浮體間會有吸引力;若兩漂浮體的接觸面相異時則有相斥的現象。我們利用兩種裝置設計,測量吸力與相斥力的大小,利用實驗結果和理論分析,發現這個作用力與表面張力及接觸角有關,而且兩物體越靠近,此作用力越大。

萬“重”一“心”—Echois三角形之探討與推廣

本研究試圖從三個正三角形所產生Echois三角形的特性,推廣至任意多個正多邊形與相似多邊形所產生的Echois圖形的特性。我們利用電腦進行動態幾何實驗,發現Echois圖形與原圖形之間的關係,並進一步驗證,同時在圖形變換過程中,觀察圖形退化的一些有趣現象,從而對一個三角形的三頂點與其重心的關係,擴增到Echois圖形與其一群圖形之間的關係,對重心的概念產生更深一層的認識。

透明土壤

記得92年剛入學高一時,本校園藝科在全國科展以雪碧飲料加入花瓶內水中,可延長花卉凋謝的期限而獲得優勝,其實只在水中加肥料也可達到目的,但對於植物生長的過程,欣賞者的喜悅並未提升,如果能以透明呈現所有植物或花卉,從育苗發芽階段起,到開花結果,週期性循環、季節性調節或控制,都能隨心所欲,這是一條有潛力的市場通路。不但可以賺錢而且兼具教學、經濟的效用,提高購買、欣賞的慾望,更可提升生活情趣。從92年起,試驗至今,終於有成。國內精緻農業發展,已歷經一段時間,且頗具規模的實作場,也分布頗廣,但透明、透氣、透水、保濕、已施肥、可染色、可閃光、香精調氣味、防腐、防臭的土壤尚未被開發,本創作的發表,就是提出上述的特點,不但可提供插花,且可種植農作物,全部過程透明化,遂取名「透明土壤」。可透視植物根部發育成長的全部過程。樹木的成長期很長,且有乾燥或嗜水性樹種的區別,目前正進行實驗當中,期待不久的將來,也有樂觀的結果。如今我們即將踏入另一個學程,感謝學校老師的指導,更感謝各界的支援與批評指導,謝謝!!

光敏電池與自製電表

在現代科技不斷的發展之下,人們無意之間消耗了許多自然資源進而造成地球暖化,而現在各界的環保意識抬頭,都想要找出可以減緩地球暖化的替代能源,藉此有很多新聞都報導出近幾年研究出來的各種運用再生能源的裝置或配備,因此引起我們對於研究能源的興趣。民國97年一位虎尾科大的教授帶領著學生做研究,研究出了一種有機電池,因為這個電池可重複使用的性能再加上低污染而且成本又不高,在台北國際發明展得到了金牌獎的佳績。當我們看到這則報導之後,馬上興起了研究的念頭,想要了解這號稱”無污染有機葉綠素電池”的秘密,藉由研究太陽能葉綠素光敏電池的主題,把最主要的材料──葉綠素進行改造,並且改造出發電效能比較好的電池裝置。

與水共舞

在理化課程提到「水的壓力與液體深度及液體密度有關,與容器形狀無關」;但課本中所提及的橡皮薄膜水壓觀測器,在實驗操作過程中,只能觀察到水愈深,薄膜凹陷程度愈大;但薄膜凹陷變化量能代表多大的水壓值並無法得知;因此我們嘗試利用方便取得的器材如針筒、壓克力板、彈簧秤等,設計出新型水壓測量實驗裝置,藉由觀測彈簧伸長量,進而換算出液體壓力的準確數值;並且此實驗裝置也可在不同形狀容器中觀測同一位置的上、下、側壓力值,達到準確驗證、操作方便的目標。

運用影像量測與遠距網路技術於沖壓模具之整合研究

本研究係結合沖壓技術、影像量測與遠距網路的技術,來整合一個沖壓應用系統。首先以科學與節省成本的田口方法規劃且進行沖壓實驗,再以影像技術建立一個精準的量測系統,透過影像量測探討其沖壓的毛邊與剪斷面的變化,且透過遠距網路監控的技術,達到即時溝通、討論設計。而本研究最後將此三方技術有效的整合建立成一個沖壓應用系統,而透過此系統可供業界兩地進行交流,突破空間、時間的限制與浪費不必要的資金,也可防止商業機密外流,在學校可以使老師透過電腦螢幕觀察加工實作的狀況或是應用於教學上。