佳作

在老師的結婚喜宴上，有位來賓表演－「喜結良緣」，大家都看得目瞪口呆，認定它是魔術秀，但我們卻選它做為研究題材。老師說，對於這麼創新、奇幻、令人嘆為觀止的研究題材，我們不必急著了解最快、最直接的「魔術秘訣」，而應以循序漸進、旁敲側擊的研究態度，把研究重點放在：運用物理學理論，尋找成功率最高的表演道具及純熟的手法。我們終於得到出乎意料的成果，原來，它是 物理學「轉動慣量」的原理 ，我們也將以這次研究成果做為送給老師的結婚賀禮 。我們發揮下列五個創意，探索「喜結良緣」－鐵鍊拴環的物理理論。創意一、設計製作鐵鍊拴環歷程間歇攝影裝置。創意二、設計製作鐵鍊拴環歷程全程顯示裝置。創意三、設計製作左、右鍊手實驗架。創意四、設計製作標準實驗環及實驗裝置。創意五、設計鐵鍊拴環道具優劣猜測遊戲。

為了解決傳統電池污染環境的問題，近年來有許多的研究者以水果作為環保電池的材料，不但解決了製造電池過程污染的問題，甚至在使用過後還能做堆肥，為大自然再貢獻一份心力。如何使這樣的電池更為實用，有需要不斷的研究與改良。我們運用生活中容易取得的硬幣和鋁箔紙分別當作電池的正負極。兩極之間隔著紗布手帕，其中手帕吸附著市售的飲料調味料和校園植物的萃取液，並以廢棄的藥罐包裹，製造出既環保又有效率的簡易電池。 參考歷屆科展雖已有不少相關研究，但依然無法解開心中的疑惑，尤其是研究的方法，均以水果或果汁、調味料作為電解液，讓人不免有不夠環保的疑慮；而此次研究，增加了校園常見野草作為研究的材料，發現在這些隨手可得的植物身上似乎又找到了一個新功用，提供有興趣者能持續研究。

環境汙染一直是全球關注的問題，而本研究是基於冬天時，常會看到同學拿著暖暖包取暖，如此使用頻繁且不可重複使用的暖暖包是否會造成環境上的負擔呢？透過本研究希望能將資源再利用的咖啡渣，用來取代暖暖包內容物-蛭石，拓展咖啡渣的新用途，減少廢棄量。 本研究比較了不同咖啡渣來源、添加量及研磨大小等因素進行暖暖包放熱溫度曲線分析，而我們成功找到可以跟市售暖暖包一較高下的最佳配方：2g濾掛式(20秒*5)的咖啡渣，持續放熱24小時後仍有47.04℃的高溫。並更進一步結合大眾喜愛程度，能客製化提供暖暖包配方，來滿足不同消費者的需求，最後利用簡單步驟在家中即可自製出暖暖包，方便使用於日常生活中，既天然更可達到資源再利用。

這次科展研究的主題是「螞蟻」。首先，我們調查了校園中螞蟻的生態及習性，並繪製「自製圖鑑」和「螞蟻族群的分佈地圖」。之後再針對「螞蟻的喜愛食物」、「如何驅趕螞蟻」及「螞蟻的智商」三方面進行研究。根據實驗，我們得出下列的結論：1. 螞蟻喜歡味道濃、鬆軟、沒有魚腥味的食物，例如花生、肉鬆、王子麵。2. 在不傷害螞蟻的情況下，最有效驅趕螞蟻的只有「樟腦油」，而且效力能維持七天。3. 螞蟻相當聰明，會找尋最近的路取得食物。當遇到黏膠時，會用沙子鋪出路來行走。

在悶熄的蠟燭的實驗中，水位會上升多少？以往都是以「燃燒消耗空氣中1/5的氧氣，所以水位會上升1/5」來說明，並藉由水位上升高度為容器高度之若干比例來加以證明。但常我們探討其中的變因時，除了發現此說法是不恰當的，此外也找出影響水面升降的因素，包括：不同的容器、蠟燭的粗細與長短、火焰的大小以及瓶內溫度的高低等，並發現最主要的因素，是氣體的熱漲冷縮。由於此現象使得瓶內氣體再瓶子密蓋之前因受熱膨脹而逸出瓶外，而且水位在火燄熄滅前會因燭火乎滅忽明而有升降，並於火焰熄滅後瞬間快速上升，充分說明了瓶內空氣的熱漲冷縮對水位的影響。因此我們利用具火槍取代蠟燭，在無空氣逸出的實驗條件下，將點火槍點燃。在假設點火槍釋出的丁烷完全燃燒，二氧化碳在短時間內容溶於水中以及水蒸氣完全液化的前提下，根據實驗所得水位上升的體積分率(1/67)，求出在燭火熄滅後瓶中仍存有9.25%的氧氣。釔結果與文獻所述，利用色譜分析求得的結果(11%)相近。如果我們以點火槍結果，模擬蠟燭燃燒，來對照我們蠟燭實驗的結果，在模擬的過程中，我們設法測出蠟燭燃燒時瓶內的溫度(將蠟燭與容器頂端之中點的溫度視為瓶內的均溫)將因受熱膨脹而逸出瓶外的氣體扣除，又因蠟燭燃燒前後的質量變化極小，無法以天平秤得，故以丁烷燃燒後殘留9.5%的氧氣來模擬蠟燭燃燒後的狀況，並將瓶中蠟燭所佔體積扣除，利用理想氣體方程式求出水位應上升的體積分率為1/6.5，此數據與我們的實驗結果(1/7.7)相近。

林下（陰地）植物長期生活在較少陽光的地方，卻依然欣欣向榮。因此，我們針對林下植物的葉綠體囊膜電池做討論，希望可以找出發電效率更高的葉綠體囊膜電池。

為協助建立良好用電習慣，讓家中省下可觀的電費，本研究製作的家庭電力監控系統，即時的圖表顯示家中電力耗損的情形，可監視家庭成員的用電，協助改變用電習慣，進而達到省電的目的。在安全方面，當電流過大時，也可發出警訊或切斷電力，免於走火的危險。使用軟體控制各電力迴路，設定旅行、睡眠…等程序，以便在這時候，確實切斷非必要電力。本電路設計使用霍爾元件感測電流，電流值經A/D 轉換後，將資料透過USB I/O 卡寫入電腦，儲存於資料庫，藉以產生圖表資訊，呈現各插座的用電狀況。將系統所計算的電流值及度數，比對理論值、瓦時計及數位電流表的測量值，並做具體校正。經實測證明可提供可靠的數據，能夠即時提供用電狀況，做為家庭節能策略的依據。

吹泡泡，是每個人都喜歡的遊戲，想像身旁圍滿泡泡的情景，彷佛就像是身在仙境般的自在與快樂！我們發現目前市售的泡泡機，都無法滿足我們期待能夠自動填充泡泡水的功能。因此我們這樣想：如果能夠自行研發一台能讓泡泡水源源不斷，並讓泡泡自動吹出的泡泡機，這樣既省事不費力，又可以增加自己快樂的層次，那不是很好嗎？為了能夠達成上述的目的，我們進行了自製泡泡水與自製泡泡機的研究。透過蒐集與實驗的過程，我們自製出?100cc成本約5.41元、且每次可吹出42.8顆泡泡的泡泡水，比市面上販售的聯億及凱成泡泡水成效好。另，透過第一代、第二代與第三代泡泡機的「原理檢驗」、「吹口改良」與「風扇改良」過程，我們成功的研發出一台可自動循環，且每五秒可以吹出50顆以上泡泡的泡泡機。

雪蓮菌主要是顆粒狀結構的菌落，含蛋白質、酶與碳水化合物。上層菌起初產氣量比下層菌多但下層菌恢復活性後會趕上上層產氣量，發酵液幾乎無產氣。 雪蓮菌在糖水中消耗糖份使糖水變酸，酸性達ㄧ定程度會趨緩。偏好氧環境，且能抑制黴菌。葡萄糖濃度10％-25％間，是發酵較理想濃度，天然、非精製糖發酵效果較好。偏弱酸環境發酵速率較快，高鹼的環境發酵差， 1％(含)以內的鹽有助於發酵速率提升，但超過後鹽份高發酵速率低。25℃是最適宜的發酵溫度。 雪蓮酵素在第三天的抗氧化力最高。發酵製成麵包彈性佳，但硬、韌度較低。

本文藉由動手操作撲克牌遊戲--時鐘接龍的無數經驗中，發現到遊戲中獲勝與失敗的充分必要條件在於四張K的翻出（與開始牌堆的牌數變化量有關）。接著簡化遊戲的牌堆數，發現到計算遊戲牌組所有情形的方法。並將原先時鐘面式的翻牌流程轉換為直線型位置流程圖，進而推算出遊戲結束剩餘n張牌的機率與期望值。最終推廣至不固定張數之牌堆討論。我們也驗證了在時鐘接龍中，我們所猜測的控制固定13張牌與12張牌便能獲勝的方法，並論證出要獲勝遊戲的特殊固定張數至少要12張牌。最後我們並說明了Kunth所發現的獲勝的充分必要條件為外圈12張底牌構成13點樹的情形。