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佳作

「驚濤駭“電”!」-波浪發電之研究

搖晃的浮台觸發了靈感,海浪的起伏決定了發電方法與實驗研究及研發的方向,包括了:\r 一、首先我們研發出創意繞線圈工具機,內含多種生活簡單用品之聯想與應用,並且可以精\r 準與方便地纏繞多圈線圈。\r 二、之後我們在發電管上纏繞漆包線圈的研究活動中,亦證明與歸納出了正確的纏繞線圈方\r 式為何。\r 三、接著創作出模擬海浪測試平台,內含有我們所設計的發電管套插座組體與自創電路測試\r 系統,讓我們在實驗測試發電管的發電電壓效率時,也發現與證明了線圈圈數、磁場強\r 度、線圈號數、以及纏繞線圈方式對發電電壓的影響與關係為何。\r 四、綜合實驗研究所得,並經長時間反覆研究,設計出海浪發電模型,樣式完全依據波浪上\r 下振動特性而來擷取波浪的能量,並能將其成功轉換成電能。

剪不亂,理還亂-我就是不變心

三角形有一個多邊形缺角時,重心會產生偏移,如何切割截角,使得截角後圖形的重心回到原三角形的重心。這樣的截角稱為不變心截角。本研究將三角形的缺角分成六類,並成功找出不變心截角法則,完成此六類的不變心截角。 我們並探討不變心等積切割問題,就是當三角形有一個多邊形的缺角時,在另外兩個對應位置截去兩個與缺角等積截角的作圖方法。我們先完成正三角的不變心等積截角。再以正三角形為媒介,透過平行線之間的面積轉移,完成底:高為2:√3的三角形之不變心等積截角。以此成功的例子為基礎,我們找出並證明任意三角形不變心等積截角的方法,並成功完成缺角為任意多邊形的不變心等積切割。

福壽螺,來杯咖啡吧!

本實驗主要是在了解咖啡因對福壽螺的影響。我們將1.5± 0.5 g 的福壽螺浸泡於不同濃度的咖啡因溶液,連續6 天觀察其活動力及存活率,並利用數學線性回歸的方式計算出咖啡因對福壽螺48 小時的半致死濃度(LC50(48))為0.52%。接著以0.52% 的咖啡因溶液測試1 . 3 ±0 . 5g、2 .5 ±0. 5g、3. 5 ±0 .5 g 的福壽螺4 8 小時的死亡率為90%、70%、52%,將1.3±0.5g 的福壽螺浸泡於0.5% 的咖啡因溶液,以溫度為變因,實驗發現福壽螺的死亡率會隨著溫度升高。另外將1.3 ±0.5g 的福壽螺以重量配對並標記後, 接受0.01%及0.005%咖啡因溶液對食慾影響的試驗,得知咖啡因確實可降低其食慾。進一步將剛孵化的初生螺置於0.01%咖啡因溶液中,則可發現咖啡因具抑制初生螺成長速率的效果。最後我們以3 0 g 的市售咖啡粉加蒸餾水配製成6 0 0 m l 的咖啡溶液, 將福壽螺浸泡於其中4 8 小時後, 便能使福壽螺的死亡率達到5 0%以上, 其致死效果約與LC50(48)相當。根據以上的實驗結果,我們認為咖啡因對福壽螺之生理上及存活率上有明顯的影響,且若以市售咖啡飲料配製成足量濃度取代純化咖啡因,也有使福壽螺半數致死的效用,因此將咖啡因應用在福壽螺的防治上是具有發展的可能性的。

拉不拉多的領域密碼

因為學校收留一隻流浪狗,引起我們研究小狗以尿液的味道標示地盤的興趣。我們在幾個月的研究中,跟部落裡面幾隻小狗培養感情,帶出去實驗觀察。我們發現公狗和母狗排尿的次數﹑行為姿勢均不相同,公狗會抬腿尿尿標示地盤,母狗則不會。公狗會受到其他公狗尿液味道的刺激,引發公狗排尿。甚至人類的尿液也會讓公狗有地盤被入侵的感覺,引發公狗排尿標示牠的地盤,但是小狗的「糞便」雖然也會刺激公狗的反應,但是不會引發排尿的行為。公狗的領域性也和體型有關,體型小的公狗(如小黃)不會把陌生的環境標示為自己的地盤,不敢隨便尿尿。體型大的公狗(如拉不拉多)領域性比較強,不管環境陌不陌生,都會占據為自己的地盤。另外大型犬拉不拉多和小型犬小黃的地盤爭奪戰中,初期大型犬總是比較強勢,但是小型犬也會越來越勇敢的去維護自己的地盤,非常有趣。

「鬚」換成林—榕樹氣生根形態構造及功能之探究

本研究詳細觀察榕樹氣生根不同環境下外部形態及內部構造變化、進一步測量不同部位吸水量,最後並探討濕度對氣生根生長的影響。研究發現氣生根下端新生部分呈黃白色,根尖具有根冠保護,溼度高時亦可長出根毛。往上表層漸木質化呈細長深褐色,接觸、斷裂、分支可使其增粗呈灰白色,型態已極似莖。氣生根木質部具6~8個輻射角,但中央一直具有髓,其與皮層、中柱內等薄壁細胞常含有葉綠體,明顯與多數雙子葉植物根中央為木質部有所不同。氣生根吸水主要供應本身生長,平均每週相對吸水量下段(0~5cm)約為0.125ml、上段(20~25cm)為0.104ml。在較高的相對溼度(>95%)下,會誘導氣生根長出根毛並加速伸長,每週可伸長達1.58cm。

『糞』勇作戰—牛糞對抗重金屬

本研究是以牛糞中的可溶性磷酸鹽吸附水中及土壤中的重金屬離子,減少Cu2+及Ni2+的溶出。成分分析發現發酵後的牛糞磷酸鹽的含量相當高,依理論可和重金屬離子產生沈澱。透過實驗,我們發現若將牛糞置於Cu2+、Ni2+水溶液,能有效穩定Cu2+、Ni2離子,在進一步模擬土壤淋融的實驗中,超過99%的金屬離子被固定於土壤,因而在應用上,可預防重金屬污染地下水源。而已穩定的重金屬離子牛糞可以取出,製作成活性碳觸媒,在應用上可將亞甲基藍溶液及染料工場實際的廢水脫色,證實可達到將重金屬回收再利用的目的。

食飲“涼”方?#--研究傳統降火氣食品是否具有抗發炎效果

在炎炎夏日總希望來點可以「降火氣」的食品,依據古籍記載某些中藥材具有降火氣的效應,而中醫所謂的降火氣與西醫的抗發炎反應密切相關。本實驗利用巨噬細胞株受到LPS(Lipopolysaccharide,革蘭氏陰性菌細胞壁表面所含有的脂多醣體)刺激後,會分泌發炎介質的現象,再分別加入各項傳統認為可降火氣(以菊花、薏仁、仙草作為樣品)或上火氣(選用龍眼作為樣品)的中藥食材,來評估中藥材對巨噬細胞分泌發炎介質能力的影響。經由實驗,我們發現市售的『降火氣』中藥食材,在適當的濃度下,確實具有降低IL-6、TNF-α分泌量的能力,但濃度過高時卻會造成細胞凋亡。另外,我們將樣品萃取方式分為「水萃」及「冷凍乾燥」兩個部分,發現傳統以水熬煮的方式比冷凍乾燥取得的樣品有更好的降低IL-6、TNF-α分泌量的能力。我們期望以此一系列的實驗,來建立篩選『降火氣』食材的抗發炎效用的研究模式,並在後續實驗中可用以篩選出更多具抗發炎效應的中藥材。

空穴涼風─「窮人冷氣」進化性能版

英國《每日郵報》報導「窮人冷氣」引發我們的研究興趣。 我們查閱相關研究與專利,發現空氣降溫設施,都是利用「理想氣體方程式」或「液態水蒸發吸熱」的原理。 經過長時間的實驗、驗證,獲得了以下結論: 1.窮人冷氣機要「風從室外加壓吹入室內」才會有降溫效果。 2.以「金屬片代替寶特瓶」可以增加降溫效率。 3.「水蒸發吸熱」達到降溫的裝置,以「霧面鋁片、間距0.6公分」的效果最佳。 4.「窮人冷氣進化性能版」在越高溫的降溫效率越好、耗電量約一般冷氣的1/5,且「降溫空氣是乾燥的」,可以避免因為空氣潮濕而導致家具發霉。 「窮人冷氣進化性能版」的製作比冷氣機簡單、便宜,還能減少電費與溫室氣體排放,為地球環保盡一份心力!

「鈉」「纖」粘,我們一起喝的果汁

塑化劑風暴使大家對食品添加物感到恐慌,在常見的果汁添加物中,「羧甲基纖維素鈉」令我們感到好奇。我們從網路蒐集資料,進行溶解及自製粘度計測試,對果汁添加羧甲基纖維素鈉的原因提出假設與實驗:包含會改變其它添加物的溶解量嗎?會影響果汁分離、褐變及保存嗎?並嘗試利用硫酸銅水溶液檢測市售果汁所含的羧甲基纖維素鈉;最後探討羧甲基纖維素鈉是否會影響生物(植物)生長。研究結果發現:添加羧甲基纖維素鈉,可以增加果汁的粘稠度及糖溶解量、延緩分離;羧甲基纖維素鈉的『保水』性,能加速黃豆、綠豆發芽,有助空心菜成長。我們期許未來能找出有效檢測羧甲基纖維素鈉的方法。

膨糖?還是膨風?-以糖液為例,探討濃度的不同及影響膨發之因素

選用常見之不同糖類製作膨糖,結果發現以二砂製出之成品,其風味、整體接受性方面,比較其他糖類表現為佳(p