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佳作

科學「化」面:古典顯影的秘密

本研究針對六種古典顯影法(藍曬、凡戴克棕、鐵鹽印相、鹽印、吉利丁鹽印、蛋白印相法),依不同變因(紙張、感光劑濃度、水洗溫度、調色法),探討各顯影法的色階顯影範圍、明暗對比度與細節。結果發現不同顯影法擅長的顯影範圍、清晰度、與明暗對比不同;其中藍曬法擅長暗部顯影,凡戴克棕法則在亮部表現出色,鐵鹽印相法、蛋白印相法則是所有顯影法中,最能夠均勻表現所有色彩的顯影法。紙張與感光劑濃度對顯影結果的亮度與對比有明顯影響,而水洗溫度與調色法則是對顯影結果的清晰度與色調帶來改變。本研究最終彙整出一「古典顯影指南」,作為化學與藝術對話的參考指引,讓現代照片透過手工方式展現昔日的懷舊風格與藝術價值。

探討弧邊招潮蟹的棲地、型態與動物行為

我們在污染嚴重的二仁溪中下游,發現優勢物種―弧邊招潮蟹。由於人們對其棲息地、型態和分類有錯誤認知。我們設計陷阱瓶,進行採集與分析,發現其族群密度10隻/ m2。洞穴相連會群居。飼養時,土壤需呈斜坡狀,注意水位高低。體型大棲息在高潮線以下,體型小在高潮線以上。雄螯有大螯,以小螯攝食泥土中有機物,產生擬糞。若無小螯,用大螯攝食,直至新小螯長出。眼睛有眼睫毛保護眼睛,會出現鬥雞眼。口器的雨刷構造可清理眼睛。步足倒勾防被沖走,能再生,會斷肢求生,斜向前方走路。雄蟹揮大螯求偶,配對成功後入洞交配。體色會隨時間改變,晚間淺色、白天深色。脫殼間隔、次數隨著成長逐漸減少。有趨光性。在鰓內儲存水分,打水以增加含氧量。

水塔與水撲滿-雙液體阻尼器之防震研究

本研究在探討11層大樓建築物頂樓水塔配合陽台天花板設置水撲滿,是否能有效達到減震阻尼的效果。過程中利用3D列印機自製固定水撲滿設備以及不同形式網狀隔間液體阻尼零件,並以電流調整器控制怠速馬達,自製地震模擬器來模擬不同震度之地震來實驗。 實驗中發現不同液體消能元件加裝網狀隔間,水波擾動震盪越明顯阻尼效果越佳。當地震來臨時樓層越高震盪越大,11層大樓可藉由設置在最高樓處,三組平均排法網狀隔間水撲滿,並配合水位設定六分滿,平行器壁網狀隔間正方形水塔,這種形式雙液體阻尼元件與大樓產生最大共振會發生在模擬震度4級,可以破壞模擬震度5至7級震波對大樓產生的,順向波大樓共振與大樓結構本身扭轉共振,液體阻尼效果最佳。

「鏽」出色彩

在六上自然課第三單元「防鏽與防腐」的鋼棉生鏽實驗,我們發現水、鹽水、糖水、食用醋產生的鐵鏽顏色各異,為了找出影響生鏽顏色的因素,便著手進行一連串的實驗研究。結果顯示:溶液的種類、pH值、濃度以及生鏽的時間皆會影響生鏽的顏色,而且不同顏色的鐵鏽與磁鐵的吸力強度也不同。

海洋垃圾防衛悍將---收集型三腳鼎消波塊

海洋汙染問題這幾年在國際上早已成為重要的討論議題,每年世界各國政府編列大量預算投注在清理海洋垃圾的項目中。儘管在台灣我們也可以定期參予淨灘活動來清理垃圾,但效率上其實十分有限。 我們參考了seabin(註1)以及巨型浮動式堤壩(註2)的概念,探討seabin的優缺點,根據在許多海岸地形常看到的消波塊作為設計對象,企圖設計出一種能夠收集海洋垃圾並且不破壞消波功能的消波塊。其優點如下所示: 優點一:耐用性佳,一旦擺放排列完成後,可以使用非常久。 優點二:不像seabin,不消耗電力,利用潮汐收集垃圾,再由人力集中。 優點三:不同於偶發性的淨灘活動,幾乎24小時每天自動作業。 優點四:設計簡易、成本低廉,易於推動實行。

「天狗吞日」能吞多久?最長日全食的探究

五年級自然課太陽觀測單元時,老師補充介紹了日月食現象;說到日月食雖然每年都會發生,但相較於月食持續時間長、涵蓋範圍大,近乎半個地球人口均可親眼目睹;日食卻因為持續時間極短、可觀賞範圍既窄又短,因此日食現象顯得彌足珍貴。去年發生在美國的日全食,全食帶經過了許多人口稠密的大城市,因此得到了全球廣泛的關注。我們藉由本次研究,探討了日全食最長持續時間的理論條件,並找出21世紀歷時最長的11次全食來驗證理論。同時我們也運用六年級數學課所學的速率、比值、代數的概念,配合NASA、Stellarium、Google Earth提供的資訊,計算2186年未來史上最長日全食的數據,並對照NASA公布的參數資料,獲得極高的準確率。

別浪費~看我的「乳」「印」術

比較市售7款品牌防曬乳發現其中3款化學性防曬乳1款混合型防曬乳,可以順利將圖案轉印到布料上,轉印結果有下列幾點關鍵: 1.溶劑:以K品牌化學防曬乳約每4平方公分1.5克並加上75%酒精1毫升,可以溶出最多油墨,且有最佳定色效果;若無酒精,單純使用化學防曬乳也有不錯的轉印效果。 2.布料:以表面平整的彈性纖維-萊卡(Lycra)為最佳載體,泡水後進行熱氣相轉印有最佳效果,光照度可從未轉印前1695 LUX到轉印後371 LUX,含有棉布料的涼爽棉棉次之,府綢棉可從轉印前1540 LUX到轉印後275 LUX。

「環」給地球新「吸」望---環保吸管的製作與探討

本研究從古早漿糊開始,想找出不需加熱、製作方便的天然黏著劑;以常用的影印紙製作環保吸管。為增加紙吸管的耐用性,從常見的食品增稠劑中尋找合適的防水材料,發現海藻酸鈉紙吸管效能最好。但實際吸飲不同水溫的開水時,結果不如預期-約使用5分鐘即喪失功能。 目前市售環保吸管以咖啡渣或甘蔗渣添加PLA壓密膠結成型,我們以海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液交聯後形成的膠體乾燥製成海藻酸鈉吸管,添加咖啡渣或甘蔗渣為骨材增加吸管強度,分別以正向晶球法和反向晶球法找出製作吸管的最佳條件,每支吸管的成本分別大約是3.4元和3.8元。不僅能自然分解也不會汙染環境;且使用完後以清水稍加沖洗,吸乾多餘水分,自然風乾後還可重複使用。

「導」「轉」水車增氧妙招

看到水車式增氧機在養殖池打出白色水花,經仔細觀察與文獻探討,我們發現葉片有不同的形式,而且隨著養殖池的大小不同,也會有不同數量的水車式增氧機,究竟什麼形式的水車會有較佳的增氧效果呢?我們自行設計製作了水車打水相關的裝置進行模擬實驗,結果發現:在相同電力的條件下,吃水深度不可太深(20mm)、葉輪葉片數量為8片、葉片長度較短(30mm)、葉片寬度不可太寬(20mm)、且葉片上有孔洞(9個直徑5mm的圓孔),可以得到較高較遠的水花,落入水中產生的氣泡會較深,葉輪後方的流速也能較快;而在水車葉輪後方加裝導流管,可將水面溶氧量較高的水導流至較深的水域,加上可移動旋轉式水車增氧機的設計,可提升26.67%的增氧效能,更可減少同一養殖池水車的數量。

黏葉大討讚

許多環保製紙是利用回收材料再生新製用紙或利用當地特產等長纖維植物製紙。但常見的花、草和樹葉卻因纖維短而無法製紙。是以本研究一改以往必須挑選合適植物製紙之限,開發可黏合容易取得的短纖維植物製紙技術,使更多植物可做為製紙之原物料,達成不需砍一棵樹,不需紙張,不需化學物質也能自己造紙的目標。如此更具有綠色環保與永續的概念。 本研究採實驗研究,首先選出五種含膠植物(蘆薈、白木耳、馬鈴薯、蓮藕、海帶),短纖維植物以學校常見的榕樹葉子當對象,研究榕樹葉子跟何種含膠植物組合可以製出可用紙張。研究結果發現:用40g海帶+5g水藻+10g榕樹葉,使用陰乾或吹乾的方式,即可製出可反覆折、可書寫、可列印之類似影印紙效果的紙張。