全國中小學科展

佳作

參透滲透

我們自製之半U型管加PVC套管的測量裝置確實可用來觀察兩不同濃度之溶液的滲透壓現象。實驗半透膜之選用,以高分子奈米孔洞半透膜為最佳,玻璃紙容易因水所造成之部分溶解而影響滲透結果。歷屆科展常選用之蛋膜,需注意蛋膜是否真為具有選擇性之生物膜或只是微米級孔洞之半透膜。經由類似化學反應速率公式推算滲透速率依高度變化可分為n階滲流階次,而濃度差之趨動力可併到滲流常數k之變因中。生物滲透壓滴降法可有效測量與瞭解到溫度愈高,滲透速率愈快。而在植物生長的實驗及細胞顯微鏡觀察中,可知當營養劑濃度較高時,易因滲透壓的關係,造成原生質分離,而無法順利將營養劑運送到植物的頂端,可知在植物世界裡,不是π=iCMRT與p=hd絕對可換算相等。

墩的好—柔性葉片環圈預防橋墩周圍侵蝕之相關探討

本研究主要目的為探討柔性葉片環圈是否能有效減緩橋墩周圍侵蝕,並在何種條件下效果最佳;本研究運用自製的水道模型,等比例縮小碧潭大橋及柔性葉片保護工,設置不同的葉片形狀、不同環圈排列方式及三角形排列時不同的頂角,會對流速、橋墩周圍侵蝕及周邊地形造成何種影響,最後拿實驗中最好的比例來和消波塊比較效果。 由研究結果可知,柔性葉片環圈能有效減緩橋墩周圍侵蝕,且當選用三角形的葉片時,其效果較佳,而安置環圈時,將其排成頂角面對水流的三角形,成果較佳,且其成效也較消波塊好,推測可能可以產生分流的效果;叧三角形排列的夾角,應與橋墩之間存在特定比例關係,而非越大越好或越小越好,以結果來看,60度夾角最佳。

步步為「螢」—六寮古道螢火蟲多樣性之研究

為能瞭解低海拔山區的螢火蟲資源,我們自2021年4月至2022年4月間調查新竹縣峨嵋鄉地區六寮古道螢火蟲資源,共記錄1科7屬15種,夜行性分別為黑翅螢、端黑螢、小紅黑翅螢、黃胸黑翅螢/保育類物種、黃脈翅螢、紅胸脈翅螢、梭德氏脈翅螢、紋胸黑翅螢(紋螢)、紅胸黑翅螢、山窗螢、橙螢、雙色垂鬚螢。日行性分別有、紅胸窗螢、赤腹窗螢、赤腹櫛角螢;在六寮古道發現的日行性皆為幼蟲。本研究將描述六寮古道螢火蟲物種多樣性、發生期、飼養觀察紀錄及古道地形地貌之考察,並探討其發光行為、食性及環境因子。同時也建立賞螢教育網,建議政府當局研究應研擬生態保育之對策,並進行獅頭山步道生態多樣性教育推廣。

金門起霧日與聖嬰現象之關係探討

三四五月是金門的霧季,濃霧經常伴隨西南風產生,過去曾有研究者嘗試分析濃霧產生的規律性,但似乎未能有實質結果。過去研究顯示,聖嬰(特別是東太平洋聖嬰)可能會促發秋季時西太平洋-南中國海鄰近區域產生順時針風場的高壓環流,其影響會持續至隔年春季。我們推測這個環流導引的西南風與海溫變化,很可能會影響金門地區濃霧的產生,然而,就我們所知,過去並沒有研究針對金門地區濃霧現象與聖嬰現象、海溫、風向間的相關性進行探討。本研究證實上述變項間是具有顯著性的相關性,亦發現,當東赤道太平洋海水的水溫在秋季時有明顯的上升(聖嬰年)時,半年之後(隔年春季),金門的起霧天數會變得比往常還要多10到20天。

「藺」能刮目相看

關於家鄉特產「藺草蓆」的研究資料很少,因此我們決定探討有關藺草的特性與藺草編在生活中的應用。本研究顯示:一、高濕度密閉空間的實驗裝置中,不同草編的吸濕效果:藺草編稻草編燈芯草編亞麻草編。藺草編在吸濕飽和狀態下,每克可吸0.99克的水量,可以烤箱烘烤方式回復吸濕能力。二、藺草編熱傳導能力低,具有隔熱、保溫效果;編織品鏤空可以散熱;使用編織籃可使便當盒有2〜3℃的保溫效果,且在兩層草編間加棉布層可再提升1〜1.5℃的效果。三、擺放曝曬過的藺草4小時,對蚊子有35〜40%的驅離率;再以烤箱烘烤後,可使驅離率提高至45〜60%。四、了解藺草的特性,可以正確有效的使用,並開發更具價值的生活產品。

神磨之塔

為了減少實習課磨刀所消耗的時間,及提升刀具研磨的準確度,我們重新設計了一組刀塔「神磨之塔」,此刀座不僅能做角度偏擺(Yaw)及俯仰(Pitch),亦能搭配自製的砂輪機構,直接在車床上做準確的刀具研磨;我們利用Inventor 3D繪圖軟體,將零件各部位尺寸繪製明確,再以零件模擬配合檢查干涉,確定無干涉後,利用3D列印,將其刀塔實體化,並組裝進行測試。

與豬謀皮~豬皮萃取明膠製成黏著劑之研究

豬皮富含膠原蛋白,經過正確的熬煮過程可以提煉出明膠運用在許多生活用品中,我們希望能將平常廢棄不用的豬皮完整利用,做出黏性超強的黏著劑。 本研究發現,豬皮去油脂後以5%的醋酸溶液浸泡24小時,再以100°C熬煮5小時,可以得到最高的豬皮明膠萃取率;而豬皮明膠黏性以80°C熬煮3小時後達到最高;乾燥豬皮明膠的復用,則是以80℃隔水加熱2小時可以得到較高的黏性。除了豬皮明膠作為黏著劑,我們更研發出將處理過程中的所有溶液及物質,一起製作成凝膠狀的「全豬皮膠」,其黏性遠超過市售黏著劑,黏性可以高達每平方公分80 公斤,不僅材料完全不浪費、容易保存且黏性品質穩定,更重要的是能夠節省乾燥所需電量,值得推薦!

多邊形及中心多邊形自守數的尋找及性質探究

多邊形及中心多邊形自守數是鮮有人研究的課題,將廣為人知的「(中心)多邊形數」與「自守數」綜合起來,形成相當有趣的幾何與數論結合課題。 歷史文獻中僅提出六邊形與中心六邊形(s=6)自守數的想法,亦僅做了不完整的探究:1987年特里格(Trigg, C.)只尋找到小於10000的六邊形自守數,而2003年皮寇弗(Clifford A. Pickover)也只列出八位數以內的六邊形自守數及不完整的數列。 本研究首先討論s=3,4,5,6的情形,透過Bezout's identity確立各位數數量,並利用尾數重複出現的性質,找出各多邊形及中心多邊形自守數衍生的方法;再根據各判別條件,整理出 邊形自守數間的包含關係,以及中心s邊形自守數間的交集。

高中生下課時間從事的活動比例與場地利用分配

本研究從校園生活中觀察到的現象出發,利用波達計數法、轉移矩陣作為工具,分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試,分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測,並對志願序及距離進行加權,使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查,結果顯示:學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺;而最常使用的場地則為自己班教室與廁所;許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用,場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此,研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議,期待校方未來在增設或重劃場地時,能使學生從事的活動與場地互相配合,發揮更大效益。

太陽能電磁機

在現今以綠能為主流的時代,而其中就包含了太陽能發電,但因傳統的太陽能發電只能有陽光出現時所產出的熱能才能使其發電,然而在夜晚時因熱能不足而無法運作,儘管所發出的電極為可觀,但相對所產出的電量極為不穩定。相較之下,太陽能發電機在陽光較弱時也可運作。假設將太陽能發電機運用在一般家庭上,只需要家中微弱的光源就能讓太陽能發電機產生電能,如果能充分運用平時家中消耗的光源來提升綠色能源的增加,對能源危機有正面的幫助,雖然其裝置所產出的電量較小,但僅需要微弱的光源即可使其運作,這樣類永動的概念所產出的而外電能,能加以運用會有很多而外的附加價值。