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佳作

屋 頂 亮 晶 晶-設計【自然排風器發電機】之發電研究

家中頂樓的【自然排風器】,只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量,讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機,結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時,可以輸出電壓0 ~ 2V,證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓,而自然排風器轉速大約在70rpm以內,且扭力不足,於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速,並將發電機改安裝在排風器的下緣,終於取得13V以上的大電壓,可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池,那麼許多個自然排風器發電機串聯起來,其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源,這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。

綠色小尖兵

海口溝水筆仔結圓錐果實,果實的種子會長出胎生苗,平均一星期長約0.93~1.04公分,七個月約25~28.6公分,成熟脫落插入軟泥中生根長葉,成功插入的機率滿潮前為12%~24%,退潮後為42%~70%,土質越軟插中角度為90度的比率為57%~80%,插入深度平均為1.2~2.6公分。筆狀胎生苗會有往上翹、彎曲生長的情形;也發現果實長出二根雙胞胎生苗,生長速度較慢,左右的長度不同。海口溝的海水及地下水對水的比重接近1,移植水筆仔種在花圃中及有機土中,澆地下水會存活,以種植在有機土裡生長得最好。水筆仔以枯黃老葉排鹽,以三用電表、電池燈泡組測試枯黃老葉的水溶液會導電;以黑布沾溼水溶液,晒乾後有白色鹽漬殘留。未完全成熟的胎生苗傾斜插入土中會生根長葉,最後會因向陽性會漸長成90度。

暗夜小惡魔--斜紋夜盜蛾

我們利用數位相機+顯微鏡觀察斜紋夜盜蛾的顯微構造,並與斜綠天蛾做比較。我們發現斜紋夜盜蛾必須蛻皮才能更換體色,斜綠天蛾只需要兩天就可以變色。斜紋夜盜蛾在下午4~6 點最活躍,這時最適合捉蟲或是撲滅牠。我們利用塑膠瓦楞板自製多孔隙陷阱,搭配夜盜蛾最喜歡的芋頭泥誘餌,再將其放置在葉面處,能最有效誘捕夜盜蛾幼蟲進入陷阱。

未來明日之星-地下路段工程環保「車馳掣電」 (玩具四驅車激磁發電)

一、現況局部地下工程的開發(一)供水電地下化。(二)電訊地下化。(三)商業街地下化。(四)交通地下化。(五)污水處理地下化。二、未來局部地下道路工程的開發與應用道路地下化發電(環保能源)的探討。三、此單元活動(玩具四驅車激磁發電)(一)以構思探討說明未來地下化發電的一些概念架構、原理、應用與一些須考量因素等可行性。(二)用模型車子、軌道、發電組、地下化的設施來模擬探討,並以動態玩具四驅車模擬激磁發電方式來完成此作品。(三)透過磁鐵與各項發電組相互激磁實驗的數據來分析比較探討發電量(電壓、電流、功率)之間關係並作結論,可延伸應用於地下路段工程發電實用性的依據。

‘鈦’‘有’效了—TiO2降解水中有機物研究

工業廢水中含有許多酚化合物,如果不加以處理就直接排放,將會對整個生態環境造成嚴重的污染。本實驗主要探討二氧化鈦奈米光觸媒在紫外光的催化之下對水溶液中含有有機芳香族化合物的降解反應,利用分光光度計來測量幾個代表性有色色劑的吸收度與穿透率來了解其降解程度,水溶液中顏色若是逐漸變淡即可表示有機物已經被分解成其他物質,處理到合乎於排放的標準進而達到淨化水質的效果。 本次實驗中發現在有機物不被紫外燈強度破壞的前提之下二氧化鈦量的增加以及紫外燈強度的增加皆會使得反應速率增加。

暗箱來找「茶」—利用自製暗箱偵測溶液的抗氧化能力

本篇利用改良過的暗箱及裝設光敏電阻,研究哪些變因會影響魯米諾的化學發光亮度。實驗結果顯示,氫氧化鈉、赤血鹽、過氧化氫及魯米諾的濃度,會影響魯米諾的發光亮度。魯米諾在低濃度時,濃度與發光亮度成正比,而抗氧化劑會抑制魯米諾的發光亮度,我們利用此特性做出單寧酸和維生素C濃度與發光亮度的檢量線,進一步判斷紅茶及綠茶在回沖數次後,紅茶及綠茶的茶水內抗氧化劑的相對含量。另外我們發現葡萄糖對魯米諾最大發光亮度有增敏現象,利用此一性質做出葡萄糖與發光亮度的檢量線,希望藉由此實驗開發出檢測人體血糖濃度的方法,作為糖尿病的檢測依據。

彈出吧!孢芽-蘚類孢芽生殖之探討

我們在環境較潮濕的郊外崖壁發現了具有孢芽杯的蘚類植物,激發我們深入研究蘚類孢芽生殖的機制,並根據其生長環境,我們設計了改變溼度及坡度的實驗。在溼度不同的環境下,發現潮濕組的地錢其孢芽彈出百分比以及孢芽杯的生長密度均較乾燥組高。因此當環境變的較為乾燥時,蘚類除了行孢芽生殖外,也會生長生殖托以行有性生殖。在孢芽杯內,我們發現孢芽有大小之分,經測量後證實外層孢芽平均大小較內層孢芽大,且潮濕組外層孢芽較乾燥組大。另外在改變坡度的實驗中,我們發現在坡度 75°下的孢芽杯,孢芽彈出百分比最高,因此證實了野外勘察時所測量到的 65°至 80°為最適合蘚類行孢芽生殖的坡度。

光與影的色彩遊戲

二年級時,我們學過影子的形成,但生活中光影的變化,卻遠比課本所提的更加複雜、生動。因此,本研究針對光影作一系列觀察、研究,探討「點光源」、「柱狀光源」及「透明物體」下,光影的形式及色彩關係,結果發現:一. 影的形狀、樣式會隨光源位置、物體形狀而改變。二. 多重光源下,隨光源相隔角度的不同,影子重複交疊。三. 兩種以上色光下,影子不只是黑色。由於色光交錯,多個色影交疊,影區外則出現色光疊合。四. 柱狀光源可視為一連串的點光源,因此影子邊緣變成模糊交疊的淡影。多色柱狀光,影更複雜,影色交錯成彩虹般的漸層。五. 透明玻璃也有影子,只是較模糊不易觀察。毛玻璃、彩色膠片因光部分或全部被阻隔,影模糊且影色彩疊合出的影色更複雜。

三角形中的三角形—探討三角形的總數

本研究主要目的是探討給定三角形邊長的等分點數(equal division points)後,形成在此三角形中所含三角形個數的計算方法。為達成此目的,我們參考過去科展優勝作品專輯,以尋找破題靈感。在指導老師的提點與組員腦力激盪下,我們先探討三角形中內含三角形個數的規律性,再以共頂點分層計算法找出其規律性,經觀察後發現每一層與層之間的和會形公差為(-2)的等差數列,最後利用等差級數求和的公式,推導出「共頂點三角形」的計算方式(Co-apex triangle formula)。由我們的研究結果發現,給定三角形邊長的等分點數後,此三角形中所含三角形的個數總和存在一般計算式。此方法在應用上既快速又不易出錯,對更複雜的多邊形所內含圖形數目的計算上亦有其參考的價值。

增強馬力環保節油裝置

人類生存的三大要素為空氣、食物、水,根據聯合國研究報導,地球因溫室效應造成南北極冰山日漸融化,海洋水位逐年上升、陸地逐漸消失,病毒容易茲生變種擴散,嚴重威脅到人類生存空間,其主要來自二氧化碳過量,因此,二氧化碳減量已成為世界各國刻不容緩的課題。而大量的二氧化碳主要來自於重工業汙染及汽機車廢氣排放,本創作即是為了減少汽車排放空氣污染問題及節省油料而研究。