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佳作

降溫有妙招!自製環保冰包!

我們從市售的果凍凝膠冷/熱敷袋得到靈感,一般冰凍包只能使用一次,內容物呈液態,在延伸研究中,我們以「尿素冰包」為基礎,設計「複合凝膠態環保冰包」,使它更具有應用的價值。: 1. 自製環保冰包,可降溫達15.2℃,最低溫度可達7.8℃,體感溫度約5℃,保冷時間可以達到40分鐘(≦15℃以下)。 2. 我們發現最有趣的應用是置放於過熱的手機或平板後方降溫,實測可在5分鐘內使過熱手機降溫10〜15度。 3. 使用過後的冰包,可以冰凍後,再放入冰桶或者是攜帶式保溫袋中當成「保冷劑」使用。 4. 使用過後的環保冰包,可加水稀釋100倍,當作肥料澆灌植物,約兩周後即可以促進植物葉子的生長。 5. 自製環保冰包成本低廉,小型環保冰包製成一包成本只要4.35元。

窮人的水擦黑板

黑板的使用會造成粉筆灰的累積、飄散,目前雖有標榜無灰的黑板產品,但依舊無法在一般校園間普及,因此本研究希望能提出一個實用的改善方法。我們從擦拭黑板的落塵情形一路測試到實際的書寫,證實了傳統在擦拭時有54.91%的粉筆灰被板擦吸附、40.19%散佈在環境,其中只有11.25%掉落在板溝附近,這也使得環境中的PM2.5濃度上升3.5倍,利用本研究開發的水擦板擦擦拭時飄落的粉筆灰僅有1.09%,大幅減少了落塵的情形,並且以濕抹布加刮刀的方式擦拭,相較於不使用刮刀的組別字跡清晰1.5倍,甚至比一般板擦的字跡清楚20%,本研究證實了新開發的水擦板擦可以適用於校園中的黑板,能有效減少擦黑板所產生的落塵、增加書寫時的清晰度,是改善教室環境的新利器。

銀色的紡織天才---肩斑銀腹蛛

本研究經由實際飼養、觀察、訪問專家、實驗與資料收集,以了解肩斑銀腹蛛的特徵、棲息地、結網、進食、牠的行為與對顏色的偏好。希望讓大家對肩斑銀腹蛛有更深的認識,而能尊重牠的生存權利、並認識其特徵、生態與習性,將有助於防止其侵入住家,減少困擾。

拿破崙三角形與畢氏定理的聯想

以任意△三邊為直徑的半圓,依相同圓心角所畫出來的三切線相交所成的△必與原△相似,不論這些半圓同時向外畫或同時向內畫或內外混雜著畫,所作出來的△一定都與原△相似。對任一直角△,若兩股的半圓往外畫,斜邊的半圓向內畫,取圓心角為30°時,所作出來的切線△與原△的邊長比值恆為 ? ,本文掌握它的逆向作圖法,因此對任一直角△,若按此法連續作n 次,即可得2n 倍的相似△,反之可得(? )n 倍的相似△。 外拿破崙△與內拿破崙△ 的面積差恆與原△的面積相等,這是一個著名的拿破崙△性質,本文發現了一個同樣有趣的性質:在同圓心角的條件下,向外與向內切線△的對應邊長和,恆為圓心角是0°時的邊長的兩倍。

波霸珍珠神秘的外衣

傳統的粉圓煮法相當耗費能源,因此我們針對粉圓烹煮方法進行探討。生粉圓之澱粉粒大部分未糊化,彼此間結著力弱,粉圓放入冷水時會散裂。若經78℃熱水處理1min後,粉圓表面澱粉糊化,此層結構較疏鬆,水分子較易進入粉圓內部,經掃描式電子顯微鏡拍攝粉圓之澱粉結構,驗證我們所提出的假說。實驗結果顯示,粉圓烹煮前最適處理條件:粉圓烹煮前以78℃熱水處理1min,再浸漬冷水4小時。熱水煮滾後,放入處理過的粉圓,間歇式加熱循環10次 (每次加熱循環:加熱1min、悶1min),可大幅縮短粉圓烹煮加熱時間。此外,利用PLC連結加熱器,有效控制粉圓間歇式加熱循環,並透過電能消耗測試,發現改良後烹煮方式與傳統粉圓烹煮方式比較,可大幅節省耗費之電能。

自然空調—地質條件對室內溫度影響之探討

本實驗以研究運用地溫能降低空調消耗之探討為主軸,設定散熱管型、室內熱源及地質條件做為變因,為了要使模型和現實建築物相近,設計模型牆厚為12mm;實際牆厚為12cm,即以1:10縮小比例的建築物模型進行實驗,將散熱管置放於不同地質條件(水質層、水+砂質層及砂質層)之實驗槽中,再以燈泡(25W、100W)作為模擬室內人體或機器的發熱源,利用風扇將室內空氣導入散熱管,經過循環後再進入實驗箱,探討對於室內溫度減緩升溫情形及進出風口降溫效果。實驗中,以無散熱管循環作為對照組,其餘以地質分組,將試驗數據整理、分析及探討後,獲得以下之結論: 1. 散熱管型:以銅管為例,散熱效果為3L >3U>U>L。 2. 地質條件:散熱效果為水+砂質層(WG)>砂質層(G)>水質層(W)。 3. 發熱熱源:燈泡25W乘上四倍使之與燈泡100W釋放能量相等,其散熱效能為100W>25W。 4. 各材質管型:散熱效果為鐵管>PVC管≧銅管,且U型管>L型管。

史特林你真酷

本研究是以致冷晶片來降低史特林引擎冷卻部溫度提昇運轉效率,並使用發電晶片來提供致冷晶片致冷時之所需電力,希望能藉由此實驗探討,創造效能更佳的史特林引擎,降低對石油的依賴性。

與二進位法邂逅的數列

從一個競賽題給的數列{d2(n)}出發,在四十九屆的科展已證明該題。本屆由數列{d2(n)}折線圖形發現該數列的遞迴並引用降階發展出更簡潔的通項表達式。 設n=(ak-1ak-2ak-3…ai…a2a1a0),d2(1)=1;當n≧2則 d2(n)=1+Σ|aw-aw-1| 本研究的主要成果在於對該數列{d2(n)}做了一般化的探索:奇偶性、重新|討論區間極值存在唯一性及數列{d2(n)}在正整數中的分布。 同時,對原數列{d2(n)}推廣,定義出廣義的數列{dp(n)},觀察數列{dp(n)}折線圖,引用gp(n,1)結構發現廣義的數列{dp(n)}遞迴:dp(n+sxpk)=dp(n)+hp(j,s)。其中,1≦j≦p,1≦s≦p-1 ,(j-1)×pk-1≦n≦jpk-1。 本研究也利用不等式發現hp(j,s)範圍:0≦hp(j,s)≦p(p-1)/2+1 。 最後,對於數列{ }的各種性質都推廣到一般化的結果。在網站「整數數列線上大全」的資料庫中,沒有我定義的廣義數列(截至2010年6月05日為止),因此,這個作品可說是目前在推廣該競賽題數列方面,最新的研究。

自製濃度觀測工具及其在高中化學實驗的應用

在高中的化學實驗中,有許多實驗設計是以肉眼觀察,常因個人辨識力的差別產生誤差。本實驗利用光敏電阻,連結數位電表與電源,自行製作了一個觀察溶液濃度的裝置,應用在許多高中化學實驗上: (一)化學反應速率實驗,以自製的濃度測量工具,測量硫沉澱一定量所經過的時間,可輕易判斷出反應速率與硫代硫酸鈉的濃度成一級反應、與鹽酸濃度成零級反應;(二)酸鹼滴定實驗,當溶液變色的時候,自製濃度觀測工具的電流會有明顯變化,以電腦紀錄反應過程,繪出電流-時間關係圖,當電流迅速下降時,即為滴定終點。依此方式可以讓機器自動滴定,不必擔心滴定過量的問題;(三)氧化還原滴定實驗,如同前述的酸鹼滴定,依電流讀?發生明顯變化時判斷滴定終點,未來可以應用在設計自動滴定計;(四)平衡常數的測定實驗,當溶液的透光度相等時,觀測到的電流值應該也會相等,由機器判的結果使得實驗結果的精確度提高甚多。

蛋生希望—廢棄蛋殼的再利用

利用食醋浸漬蛋殼,蛋殼比例越高,鈣溶出量越多,其pH值上升,酸度下降,以30%蛋殼含量之醋酸鈣的鈣溶出量最多,40%時則降低,另外以16及50天浸漬蛋殼,16天的鈣含量較多,因此鈣含量不因時間增加而增加。 利用鈣含量最高之醋酸鈣製作豆腐,鈣含量(3.24%)明顯高於一般豆腐(1.57%),證明添加醋酸鈣可增加豆腐鈣含量,且在水份測定上,仍保有原來水分,且在物性分析中發現鈣含量增加雖使豆腐硬度與咀嚼性略微增加但整體上並無顯著性的差異,而以SEM及解剖顯微鏡觀察,內部呈不規則孔洞且表面稍微粗糙。 在感官品評消費者試驗中得知,消費者對因鈣增加而較硬之醋酸鈣豆腐喜好度稍低,但整體喜好上仍可被接受,因此醋酸鈣可取代石膏製成天然豆腐。