全國中小學科展

佳作

名偵「炭」「殼」南—炭化稻殼的秘密

本研究源於第57屆全國科學展覽作品《黃金變黑金—碳化稻殼對農作的效益》,改良燒製方式後發現,自組裝「火箭爐」產生「煙囪效應」的悶燒方式,可成功克服之前耗時、費力、及產量低的問題,並在3小時內將10公斤的稻殼,以350℃-450℃、550℃-650℃、700℃-800℃燒製出不同的炭化稻殼。 研究中將炭化稻殼進行特性試驗分析,結果顯示炭化稻殼的電導度及pH值均高於稻殼。將炭化稻殼混合於土壤中改善土壤的性質,確實可改善土壤的氮磷鉀含量、電導度及pH值。將炭化稻殼與紅土的混加比例做植栽試驗,發現以1:3的效果最佳、炭化稻殼與沖積土以1:2比例種植的成果最佳,種植出來的蔬菜是所有混土中成長最好的;分析種植後的土壤,發現炭化稻殼可以改善紅土缺鉀及pH值偏酸的問題。

無憂無「氯」

本研究是因網路新聞報導自來水中的餘氯含量會影響人體健康,引起我們去探究影響自來水中的餘氯含量的因素,發現水中的餘氯可以經由長時間靜置、曝曬或加熱去除,另外,加入活性碳、麥飯石、米、竹碳及陶瓷環等物質也能有效去除餘氯,於是我們利用這些物質,製作簡易的除餘氯裝置,有效的去除水中的餘氯。

網格電路之研究

本實驗主要在研究等間隔的方格導線(以下均稱為”網格電路”)之電流、電場及電位的性質,進而擴展到平面導體,並驗證克西荷夫定律。首先,以23×23 規格的鐵絲網網格通以直流電探討電流-符合「結點定律」,電壓-符合「迴路定律」。其次,由其電場分布圖修正邊界的問題。最後,測出平面導體的電位分布圖,比對網格電路電位分佈圖之相關性非常相符合,由此推論平面導體的電場分布情況。

生命洪道

本研究試圖於道路地層設置雨水疏洪池,達到疏洪保水效益為主題,探討(1)道路兩側水溝孔總面積、(2)道路疏洪管徑總面積與(3)疏洪管徑輸送彎角,三者對應疏洪保水效益關係進行分析比較。使用凡爾旋轉角度控制流速模擬出中央氣象局所定義的單日平均降雨量,並藉由此降雨器模擬出在發生豪雨時,道路2﹪的洩水坡度,透過道路兩側水溝孔總面積與下水道疏洪管徑總面積配置的建構實驗,將道路上的積水迅速排除,並藉由道路下的蓄水設施來進行保水儲存,以達供枯水期的用水目的。經研究實驗分析後,道路兩側水溝孔總面積28.8cm2與疏洪管徑總面積31.4cm2,彎角以15°角疏洪管徑的排水速率較為顯著,可取得最大保水效益。

塑膠袋生氣了—氣體生成反應的研究

一、本實驗最大特點在於使用同一個實驗模式,從事五個不同的研究,分別是 氣體分子量測定;二氧化氮的偶合反應;鐵與稀硝酸反應生成氣體的探討;鋅片及鋁片與鹽酸反應之反應速率及反應級數的測定;鋅片及鋁片與鹽酸反應之反應活化能的計算。二、本研究的分子量測定實驗,亦可用以測定其他氣體的平均分子量,其方法非常方便且精準。三、本研究可經由較方便且簡易的方法來測定出二氧化氮偶合反應的平衡常數與反應熱。 四、經本實驗研究發現到鐵與稀硝酸反應後生成一氧化氮而非氫氣。五、在鋅片及鋁片與鹽酸的反應中,對鹽酸皆屬一級反應。六、本研究所計算出之鋅片與鹽酸的反應活化能為21.5kJ/mol,鋁片與鹽酸的反應活化能則為89.9 kJ/mol。

睡蓮乾燥之研究

睡蓮乾燥之研究,目的乃利用熱風烤箱及微波爐 DIY 乾燥睡蓮花茶及壓花,探討乾燥之可行性,藉由乾燥品質、乾燥方法、乾燥溫度、乾燥時間等分析,以簡單且經濟的方法製作睡蓮花為日常飲品與壓花花材。依國家乾製品標準、市售睡蓮花茶成品與比較前人研究為依據,以乾燥原理為基礎,探討乾燥過程對乾製品品質的影響,尋求簡單快速之乾燥程序以提升乾製品品質,以期成果可提供學術及業者參考使用。經試驗結果,以製作花茶為目的者,採挺出水面花苞未開放者為主,含水率測定操作以強制通風烤箱 105℃乾燥-8 小時為基準,乾燥程度以貯放含水率 6.62~13.64%乾基含水率為標準,利用微波-強火乾燥只需 108~112 秒。以壓花為目的者,以含水率 6.62%乾基含水率為標準,微波-強火乾燥花瓣只需求面 94~99 秒、花蕊 88~91 秒可完成,壓花花材成品以塑膠膜抑制回潮並遮光保存。睡蓮乾燥製成花茶、壓製乾燥花材,配合壓花藝術,本研究成果可提供簡單快速之實用參考操作。

「藻」也「碳」息--二氧化碳濃度對浮游藻類生存之影響

二氧化碳劇增引起的氣候變遷,已對許多陸生動植物的生存造成嚴重的影響,而廣大水\r 域生態系的變化也已開始受到注意。針對此生態系的主要生產者──浮游藻類,我們分別探\r 討了二氧化碳濃度對其生長、光合作用速率及水中pH 值之影響。實驗以透光度推算藻類生\r 長重量、以產氧量評估光合作用速率,並每天測量水中pH 值之變化。研究結果顯示二氧化\r 碳濃度升高只在短期(兩週)內對浮游藻類的生長及光合作用速率有所助益。然而當pH 值\r 持續下降使水溶液過酸時,即可能抑制藻類的生長,光合作用速率也相對降低,最後導致浮\r 游藻類的死亡。如果人類再不控制二氧化碳排放,屆時水中酸度下降到某種程度,即可能會\r 對水域生態產生極大的破壞!

喚醒大目降一甲子的記憶

本研究主要是民國99年3月4日0304桃源地震(原稱甲仙地震)引起大目降(新化)土壤液化噴砂的奇特景象,其中北勢里與太平里的噴砂點與民國35年新化地震相當,可能與新化斷層有關。研究中的五個地點其噴砂顏色皆不盡相同,根據現地採樣及室內實驗,發現噴砂的土壤物理特性在粒徑分佈、淘選度及礦物種類上,與震度、地震延時及水位高低之間都具有規律性存在。另外,在實地量測及參考現地CPT及SPT試驗,發現本次液化都發生在河流附近的沖積層,其液化深度大多在水位深度以下之2m~5m間,預測最大液化深度可達10m上下,所以在建物安全設計及工程選址應特別注意,避免可能的災害發生。

導光材質的研究及其在生活當中的創意設計和應用

從一個「滿天星」的亮光玩具,引發了我們探索的好奇和興趣,經由大家的討論,循序漸進設計了五個研究問題,遇有問題,到圖書館尋找百科全書外,也頻頻上網輸入關鍵字!每個人求知若渴,嘗試了解導光材質的原理與特質。從自然界中最親近我們-便宜垂手易得的水,到科技產物-光纖的研究、應用、設計,提出我們的研究成果-意外發現斷裂與轉折的光纖蘊藏玄機,透露建築物因地震內部結構受損的訊息與方位;創新光全反射「直線進行」的嶄新實驗,還有以光纖端點聚光替代不環保的釣竿螢光棒..等。在整個實驗過程中,我們尋求社會資源、參觀訪問光纖科技公司工程師,對光纖的導光、傳輸、用途有更進一步的了解;並且經由變因的操控、觀測、分析,學到了更多課本以外的知識和經驗:如網路資源蒐尋與擷取、實驗紀錄Excel篩選與試算,數位拍攝存儲與編輯…等。

蟲蟲危機

黃斑粗喙椿象是半翅目昆蟲,牠是「肉食性」椿象,主要以鱗翅目的幼蟲為主食,我們所要研究的是以紋白蝶的幼蟲來飼養黃斑粗喙椿象,觀察黃斑粗喙椿象的一生。種植小白菜,小白菜的主要蟲害是紋白蝶的幼蟲,利用椿象是紋白蝶的天敵關係,釋放黃斑粗喙椿象防治紋白蝶,進行生物防治法的研究,以減少小白菜噴灑農藥。