佳作

根據實驗，彭巴效應發生在35度以上。當兩杯溫差在10℃以內，初始溫度較高的水會較早結冰。另外，兩者溫差為5℃時，彭巴效應最明顯。推斷此效應主因為：初始溫度較高的水有較旺盛的蒸發，帶動其後續較強烈的對流，使得熱水在冷卻時，容器內部較高溫的水會因對流翻轉至外層，形成更好的冷卻效果。此立論可由另一組實驗所驗證：在表層添加一層油脂，抑制蒸發後，彭巴效應不再發生。顯示蒸發本身或其所附帶的現象造成了此效應。然而若只考慮蒸發帶走的溫度，並不足以解釋添加油脂後所產生的變化，因而認為蒸發所附帶的對流也影響了冷卻速率。 過冷效應：主因為添加油脂後造成對流趨緩，使水中的擾動減少，進而降低水分子間結冰的有效碰撞，造成過冷現象。

在養殖池中絲藻的增長速度非常快，會影響魚苗的生長，造成漁民的困擾。若將其當作再生能源利用，不也是一種廢物利用的做法嗎？\r 本實驗利用絲藻培養的新菌種「YMJH 一號」，以自製微型雙槽式研究微生物燃料電池的產電效能。以8cm×8cm 半透膜取代價格而貴的質子交換膜、陽極置入台製生化棉及0.005M 葡萄糖當燃料，在陰極12mL/s 曝氣速率、陽極6 小時水力停留時間，在500Ω電阻下最大功率密為34.87 mW2/m2，超越參考文獻中最大功率密度。\r 在不同電極種類下，100cm2 碳織布當陽極、10cm×10cm 打洞碳串當陰極使內電阻大幅降低，因此得到最大電壓為0.63V 而最大功率密度提升至79.38 mW2/m2，超越歷屆科展作品的最大電壓0.09936V、最大功率密度1.9745 mW2/m2 ，甚至是參考文獻最大電壓0.416V、最大功率密度32.9 mW2/m2的2 倍產量。

本研究是利用「熱聲效應」來探討聲波冷卻的原理，並製作一個簡單的聲波冷卻裝置，而此裝置分別由揚聲器、共振管、片堆及熱交換器等四個主要部分所構成，並利用聲音編輯軟體讓揚聲器產生所需的頻率之聲波，讓共振管內產生共振駐波使工作氣體能作壓縮及膨脹，並且在片堆內能將聲能轉換成熱能以達到降溫的效果。本研究針對不同的聲波頻率、片堆間隙及熱交換器高度來探討聲波冷卻的效率。研究後發現下列幾點：一、聲波頻率愈高並不能提升冷卻的效率根據聲波冷卻的原理發現工作氣體在進行熱交換循環時有一定的週期時間，當聲波的頻率愈高則工作氣體進行熱交換的週期時間愈短，反而無法有效的進行熱交換使得冷卻的效果降低。二、片堆的間隙大小與共振管內的工作氣體性質及聲波頻率有關本研究的片堆間隙是以 357 Hz 的聲波頻率計算而得，並根據聲波冷卻的原理將片堆的間隙的大小設計成接近四倍的熱滲透深度。經實驗的結果發現在 357 Hz 的頻率下，片堆間隙愈接近四倍的熱滲透深度時所得之冷卻效果愈佳。三、熱交換銅片的高度愈高其冷卻效果愈好本研究在加裝熱交換器的實驗結果發現，於相同的片堆間隙及聲波頻率的條件下，高度較高的熱交換器之冷卻效果確實會比高度較低者佳。

在管的開口端吹氣，不論他端為開啟或為閉塞，管內的空氣即會振動而發出聲音，這現象的解釋如下：如右圖為一端封閉的管，有一縱波由管的開口端進入管內。此縱波若為最簡單的正弦波。當波到達閉端時，即被反射，故管內會有兩方相反方向的進行波重疊。此兩進行波的振幅、頻率及波長均相等，此兩反向而行的波合成一駐波。 因閉端附近的空氣不能往閉端外移動，故其位移為零，即為縱波駐波的波節。而開口端附近的空氣，振動位移最大，故為波腹。由上圖得見，如管的一端封閉，管長為L，在管中形成駐波的條件為， L＝λ/4、3λ/4、5λ/4 、、、或L＝n λ/4（n=1、3、5、、、、）故閉管所產生的頻率f＝V/λ＝nV/4L（n=1、3、5、、、n＝1 的頻率稱為基頻，n＞1 的頻率稱為泛音），式中的V 乃聲波在空氣中的傳播速度（V=331+0.6t），測量L 及t，可得f。

白華是生長於混凝土中孔隙的鹽類晶體，但確切影響其生成量及速率的機制仍未可知。為探討及分析不同因素影響晶析與實際上壁癌的晶體結構，我們以混凝土試片浸泡於漆料中常含的有機溶劑中，並測試市面上販售之多種防壁癌之漆料塗抹於混凝土試片上之效果。除此之外，更蒐集現實生活中所產生之壁癌，且針對上述有鹽類晶體生長之試片採集之壁癌進行顯微照相以及成分分析。結果發現，水泥比例造成的裂隙大小、有機溶劑的黏性會影響毛細作用與水泥析出，而防水漆料則能在短時間內抑制水分滲入。顯微照相顯示，在各種鹽類中，硫酸鹽的小顆粒較易析出至表面，是現實生活中的主要成分。我們期望將控制上述有利於白華生長之因素，應用於有效抑止壁癌的生長。

最近網路和新聞媒體都頻頻出現免洗筷有毒的新聞，引起大眾的一陣恐慌，平日經常使用免洗筷的我很注意這個議題，趁著這次科展便邀了班上幾個志同道合的朋友，一起來為我們生活周遭的免洗筷做個總體檢，看看我們平常所使用的免洗筷是否安全衛生，有無殘留二氧化硫。首先，我們利用問卷調查的方式來調查班上同學使用免洗筷的情形，發現每天使用免洗筷的同學高達 77％，在此更加顯示出本研究的重要性。實驗結果顯示出本小組研發的測定方法精準度不夠，只在編號 1 和編號 4 的樣本中測出二氧化硫；但是利用實驗室精密裝置所做的檢測卻在編號 1.3.4.8.9.10 的樣本中均有二氧化硫殘留的反應，在與官能品評的比較下，編號 3.8.9 在官能檢測中都顯示有酸味，所以利用氣味來判斷二氧化硫殘餘是個可行的方案。在實驗中發現我們生活周遭所使用的免洗筷二氧化硫含量均不高，而且可以利用水洗的方式去除。每一種廠牌的免洗筷不論是外包裝或是筷子本身都有明顯的差異，在實驗過程中我們發現無標示公司或製造日期，筷身染墨有黑線條、聞起來酸味重的免洗筷其二氧化硫含量較高。所以消費者在使用免洗筷時可以特別的注意外觀、聞起來的氣味，最好可以用熱水洗一下，以去除附著在免洗筷上的二氧化硫。

從 8? ×? 6? 格棋盤的一子棋遊戲開始引起我們的研究興趣，進而得出一子棋是一個不公平的遊戲，而且先下者較佔優勢，但我們也解出了所有 M? ×? N 格一子棋棋盤後下者必勝的座標數列；在研究的過程中我們藉由將一子棋變形成蜂窩型棋盤時，察覺到其路徑數個數將呈費氏數增加。而一子棋遊戲規則像中國古老遊戲 ”拈 ”，所以我們發明出拈子棋，因破除了棋子走法的方位限制，也找出了後下者必勝數列而非座標數列。我們仍不滿足這樣的結果，我們知道棋手所下步數的限制會影響後下者必勝數列的生成，所以經過一連串的嘗試，我們最後把倍數的想法融入了一子棋的遊戲規則中，發明了(M，N)型棋，也找到了令人讚嘆美麗且規律生成的後下者必勝數列－泛費氏數列。

條件反射是什麼呢？條件反射為生理學中的一種行為過程。在特定環境中，因強化作用而使某種應答的出現頻率增加，且更為規律。所謂強化是指為求得預期的應答而提供一種天然刺激或人為獎賞。在這個實驗中，我們欲探討「生物在不同環境中學習行為表現將有何不同」，於是觀察紅球魚、黑尾太陽魚與孔雀魚在接受餵食時的行為，並持續注意其長期所表現出的現象，最後結論是不論任何魚種條件反射之學習曲線相近，再學習情形皆明顯加快。

在能源日漸耗竭的今日，開發環保新能源是重要的課題。本研究中使用的藻類電池，係藉著藻類照光會行光合作用而發電。藻類可以吸收空氣中的二氧化碳，因此更符合「節能減碳」的概念，藻類電池又被稱為「活的太陽能電池」。從研究結果發現製作藻類電池時，以藍綠藻與小球藻的組合為最佳，其中藍綠藻擔任負極，而小球藻擔任正極。藻類電池在光照強的環境，有較佳的發電效率，而且添加營養劑在藻類電池中，不僅可以提高發電率並可以延長藻類的生命。在不同色光的照射中，藍光與紅光對於刺激藻類電池發電效率最佳；綠光則是最差。藻類電池也可以進行串聯，藉此提高電壓與電功率。我們期待藻類電池在未來可以成為一種新的能源。

我們在自然課程電與磁的單元中，看到課本上對磁浮列車的介紹，激起我們的研究動力。在找尋適合的動力源過程中，我們意外發現利用軌道兩旁交錯磁性的磁鐵，可以讓圓形磁鐵滾動；另外，我們更首次發現利用兩邊放置方形磁鐵，會產生強大斥力磁場，並將此裝置命名為「方形加速器」；為了減少摩擦力，在磁軌上加裝透明壓克力板，確實增加磁動車速度。我們抽絲剝繭的找出磁動車的運動原理和增進磁動車的運動速度；了解原來磁輪運動原理來自於磁軌對磁輪產生的『邊際效應』，也知道磁輪大小並不是影響磁輪運動的主要關鍵，而是磁輪的磁力大小影響最大。甚至，最後我們已經發展出磁輪換軌設計雛形。在研究過程我們不斷的思考、試驗、閱讀文獻、修正試驗方法，不斷的和時間賽跑，最後完成研究報告，真的受益匪淺，希望我們的研究成果對未來有所貢獻。