全國中小學科展

佳作

以『爆』制爆~ 玩具地雷包也能變成滅火器

2014年7月31日發生震撼全臺高雄氣爆令人驚心,於是決定要研究這個方向。 研究利用玩具地雷包模擬氣爆機制,找出地雷包的材料為檸檬酸水溶液及小蘇打粉,45屆科展利用氣球測定爆炸威力不明顯,我們用油罐車效果佳,知道檸檬酸、小蘇打粉及水之間爆炸威力效果最佳比例,發現爆炸後會產生二氧化碳,可以降溫滅火,管道傾斜度90度爆炸效果佳使用材料少,管道形狀I型> L型>U型>O型>S型,I型的膨脹效果最好。 利用熱虹吸效應及滅火原理完成了感溫變色地雷包滅火器設計並實際滅火,考慮到了地雷包滅火器的比例、感溫變色示警機制、感溫變色裝置及放置位置、防災管道配置原則等因素,設計隨身型滅火器及智慧型滅火裝置,完成一棟智慧型測溫防災建築。

跟電磁爐玩遊戲

偶然的一個晚上,突發奇想,把一個裝有燈泡的線圈放在電磁爐上,本是無意,但誰知燈泡卻一閃一閃的亮了起來,好奇心也隨著這亮光漸漸冉冉上昇,加上自然課上到電磁作用電磁鐵,於是想將電磁爐為科展的研究方向,進一步探討。我們研究的結果如下:電磁爐表面有磁力,中間才有電磁感應,表面溫度 23 度上下,最適用的器具是鐵鍋。氯化亞鈷溶液變成藍色,證明電磁爐有渦電流作用,電磁爐必須經過鐵製品才能測得渦電流,鐵片切開不影響渦電流的效果。電線長短和數量會影響燈泡發亮,。同樣數量的燈泡配上較長的電線,燈泡會較亮。電線圍成不同面積發亮情形不同,電線圈數不同,亮度也不同。

好聽的鐵板燒─低溫液體撞擊高溫金屬板之聲音研究探討

我們將水滴滴向高溫金屬鋁板發現其有高頻的聲音產生。推測聲音產生的機制應由底部水分子在短暫時間內迅速沸騰氣爆所致;同時也發現其聲音波形應是由多個接觸點產生的聲音疊合而成。透過實驗結果可知:滴落高度差、水滴與鋁板溫度差、酒精重量百分濃度皆與聲音頻率呈現正向關係,而液滴質量與聲音頻率呈現負向關係,此外鋁板大小及厚度不影響聲音頻率。

黑格連線

黑格攣線是一個用有方向性攣線攣接平面或蒚體棋盤中黑格的動作。以平面棋盤為例,在給定的m× n 黑白格相間的棋盤(其左下角為黑格),由左下角開始以連線將共點黑格連接,若所有黑格都能被連接,則稱(m,n)符合黑格連線條件。本研究主要目的是以推理方法導出當(m, n)符合黑格連線條件時, m,n 之間的關係,研究初期猜測當gcd(m ?1, n ?1) = 1時,數對(m,n)符合黑格連線條件。為達上述目的,研究中需探討棋盤中的黑格總數、連線在棋盤上重複通過的黑格數量及重複通過的次數,以及在如何的情況下可以使連線通過棋盤上所有的黑格,最後驗證研究初期之猜測成立。本研究預期推展到高維度棋盤符合黑格連線的條件。目前發現此推廣面臨高維度中點、線、面、高維度體個數及相互連接的問題,由實例進行黑格連線後,猜測結果與二維、三維相仿(各維度的格數減一之值必須兩兩互質)。另外,還有一個研究推廣的思考方向:mxn棋盤中,將連線視為繩,連線第二次經過黑格時,依序向前一條連線上方、下方通過,最後將黑格相連後,繩拉緊所能產生的繩結數。

彩虹人生

彩虹人生的研究,主要是為了照顧身心障礙者與老人在交通上的安全,原本想在柺杖上加貼反光貼紙,不過發現反光貼紙須有燈光照射才會反射,而照射到才反射的速度過慢,會讓開車的人及機車騎士來不及反應,所以我們改用LED,讓LED自動閃爍,這樣可以讓開車的人及機車騎士提早發現前方行人,讓身心障礙者及老人在行走時更加安全,而我們第一個燈用的是七彩燈,原因是可以帶動後面燈泡的震盪效果,有了一閃一閃的警示,提醒駕駛人及機車騎士的效果會加倍。起初設計要用IC「NE555」來帶動LED的震盪,外加半調式可變電阻「SVR」可以調整速度與亮度、不過我們意外發現,七彩LED原本就會閃爍,到電子街詢問,更發現到有各種不同的閃爍速度,加上七彩LED可以節省許多空間,所以我們得到共識,以七彩LED並聯後面的LED帶動震盪,取代了原先要以IC「NE555」帶動震盪的位置。

神奇小森林的探討及利用

利用硫酸、雙氧水、一般土、水苔、泥碳土作為台灣欒樹、白柚、羅漢松和竹柏的各別個處理方法及栽培介質的材料。雙氧水具有種皮的穿透性及吸水性;水苔有保水性及通氣性,硫酸具有穿透性。台灣欒樹的實驗結果中發現雙氧水的處理方法最有助於發芽。羅漢白柚的實驗結果中發現剝皮的處理方法最有助於發芽。

當電與藝術邂逅

我們利用電解水或其他反應時,在兩極產物本身有顏色或使酸鹼指示劑產生變化,做出具有多種色彩的化學畫板。我們採用了KI、CuSO4、KNO3、NaNO3、K3Fe(CN)6等多種電解液或加有酸鹼指示劑,以及不鏽鋼、鋁箔、黃銅板、銅片等多種導電板,在不同的電壓及濃度下,以一系列的實驗,得出許多不同的結果,並比較出其優劣性。我們發現以0.3M的混合液(KI:酚?=4:1)為電解液,不鏽鋼為導電板時,通以3V的直流電,正、負兩極均可分別立刻產生褐色及粉紅色,達到雙色的效果;電解紫色高麗菜汁可得到紅色或綠色字;電解赤血鹽正極可得藍色;電解硫酸銅負極可得黑色。

「粉」「莫」登場

本研究旨在探討粉介殼蟲的防治方法,坊間一般對於粉介殼蟲的防治大都以化學農藥噴灑撲殺,本研究目的在於利用較天然、低汙染或環保再利用等材料製成噴劑來防治粉介殼蟲對植物造成的傷害。研究結果發現使用肥皂溶液、菸草溶液可以有效消滅粉介殼蟲,而且對受害植株與土壤並不會產生影響,而咖啡渣溶液對於粉介殼蟲有忌避作用可作為防治之用。食用醋溶液、苦茶粕溶液、薄荷溶液、辣椒溶液和蒜頭溶液都無法有效防治或消滅粉介殼蟲,其中食用醋溶液和蒜頭溶液更會造成植物傷害,所以不建議使用。

操盤手全面翻紅

本文試著討論,在一個 3x3 的棋盤上放置九個兩面棋(一面為紅色、一個為黑色),規定其中任何一個棋子翻面時,則與它相鄰的棋子也必須同時翻面,依照這個規定,我們要研究:翻那幾個棋子才能過關?我們先以 2x2 棋盤,來看看會有什麼蛛絲馬跡?在一面歸納一面嘗試之後,發現 3x3 棋盤快速過關的祕訣,以及那些棋子翻動後就無法過關。另外,如果棋盤擴增為 4x4 或 5x5 時,我們試著先翻棋盤上對角線的棋子,全面翻紅的成功率比較高,在尋找 4x4 或 5x5 的過關翻法時,我們察覺到 4x4 棋盤過關翻法的前幾步與有規律的一直下去,那我們真的就是無敵「操盤手」。

用電防災節能屋

設計兼具用電防災與用電節能之保護系統,並提供防範電器火災之道。電暖器或除濕機可能因為人為操作不當產生異常高溫或自燃導致火災,本作品可於發生重大災害之前,預先關閉電器,阻止高溫繼續延燒。當偵測電器周圍溫度超過40°C時,電源會立即跳電,並啟動「語音廣播」與「警告字幕」,即使住戶外出也不用太擔心,系統已關閉危險電器,「第二字幕機」仍保留顯示以便讓主人返家時可儘速掌握,字幕提供簡易故障排除技巧。設計「聲控安全插座」以及「磁性安全插座」,解決老人或小孩夜間摸黑找不到開關容易跌倒的問題,只要以聲控方式即可點燈或關燈。節能方面:自由選擇節能模式,只要外出時關門,就會自動幫你關電節能,並以有語音提示以及電表顯示耗電量。