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第三名

新型葉綠素電池的研究與開發

本研究效法自然法則光合作用「光反應系統二」註1內,葉綠素受光照激發出電子的機制,應用在電池發電,有低成本、環保且製程簡易的優點。本作品中分為以下幾項研究:一、不同電解液對電池發電影響,以KI-I2(aq)電解液其提升效果較佳。二、不同色光對電池發電影響,紅光下發電效果較佳。三、將葉綠素電池與DSSC(Dye-Sensitized Solar Cell)染料敏化電池做比較,發現葉綠素受光可自行激發電子產生電能,而其他光敏劑則必須要TiO2 薄膜的支持才可有效利用。四、添加奈米金以吸附葉綠素提升吸光表面積,並加強葉綠素激發電子的效力。實驗發現奈米金有助於提升葉綠素電池發電效果。

電磁砲

線圈槍/炮指的是一種由電流通過的電磁線圈組成的直線電動機,將發射物發射出去的武器。這類武器可以將具有磁性的發射物提升到極高的速度。有時這種武器會被稱為高斯槍/炮,是為了紀念用數學方法描述電磁加速效應的卡爾 ? 弗里德里希 ? 高斯。 電磁炮是由一個或多個線圈,沿著槍管直線排列而組成,如下圖,線圈依次開關以確保發射物得到磁場的充分加速,就是當物體接近螺線圈時電容放電,遠離螺線圈時放電完畢。電磁炮並不是軌道炮(註1),後者會在軌道上給發射物通上強大的電流,且兩者的原理也不盡相同。第一個實用的電磁炮是由挪威物理學家克里斯蒂‧安奧拉夫‧伯克蘭製造和申請專利。 什麼是電磁炮或高斯槍?它是由一個管子加速一磁性物體。貫穿一系列電磁線圈(如電磁閥)。沒有火花或噪音和其它的副作用(如部件磨損)。經過精密的定時電路,依序激發每個線圈,這項原則可使發射體的速度迅速增加。 為什麼要建造電磁炮?它含有許多基本磁力機械的概念。電磁炮是一個簡單的直線馬達的例子,也是螺線管裡最重要的一個例子。這些螺線管看起來幾乎無處不在,從汽車門鎖到門鈴,從軟盤驅動噴射器到燃油噴射器。唯一不同的是,大多數螺線管的設計限制物體移動範圍,而且通常有一個彈簧使它彈回。 雖然電磁炮沒有工業應用,但目前有些人建議,這個系統可以用來發射在有效載荷範圍內的物體,並將之送入軌道。這是極具吸引力的,但還有許多技術上的挑戰,需要加以解決,才能被認為是可行的項目。更現實的應用例如(一) 利用一個長型電磁炮加速器,來啟動車輛,並給它一個初始速度,在離開電磁炮加速器時,讓車輛啟動本身的推進器,並使之進入軌道。這種啟動模式可以大大節省燃料成本。(二)從軍事角度來看電磁炮技術可以使用在未來作戰車輛,例如,它可以設計成一種所謂的'主動電磁裝甲'系統。超高速發射仍然是軌道炮(註1)的領域,如果有再進行研究的話。它可能令你驚訝地感到,電磁炮是新鮮事。

壓出一片天空 ─ Arithmetic壓縮演算法實作

Arithmetic 乃由 P.Elias所提出的壓縮理論,雖然其「理論壓縮率」頗高,但因所需之記憶體過多、速度太慢(因需大量計算),故難在早期電腦上實現,近期個人電腦速度大為提高,且記憶體尚稱足夠,但 ZIP 壓縮法和其他壓縮法(如 LZW , LZSS , ARJ 等)已提供不錯的壓縮率和多樣的功能,故鮮有 Arithmetic 壓縮法之綜跡 …… 偶在一書上見到此壓縮之理論,驚於其高壓縮之率與特殊的壓縮方法,故興「實作一番」之念,以解其「冰封」之憾 ……

神秘的黑色物質—談談銅與濃硫酸的反應

當我們在課堂上進行高中化學第三冊,第四個實驗--「硫酸及硝酸」時,依著實驗步驟,我們將銅片加入濃硫酸中並加熱之 並期待著Cu + H2SO4→CuSO4 + SO2 + H2O的化學反應,結果我們看見了SO2的氣泡生成,但並沒有看見藍色的Cu2+出現,反而出現了黑色的固體顆粒,顯示除了Cu + H2SO4→CuSO4 + SO2 + H2O外,可能還存在著其他反應。因而引起我們探討的興趣。

當我們「聚」在一起-談膠體溶液的凝析現象及應用

化學課本裡總是籠統的指出,當膠體溶液加入電解質,便會產生凝析的現象;但從實際在日常生活中的例子,發現並非所有電解質皆會使膠體溶液產生凝析現象。我們嘗試找出那些因素在影響膠體溶液的凝析作用,並分析造成膠體溶液凝析現象的成因,同時進一步利用膠體溶液的特殊性來發展可能的應用。研究結果發現,膠體溶液中溶質的種類影響凝析的與否;牛奶及豆漿中所含蛋白質類的膠體在水溶液中帶有負電荷,其凝析現象環境的pH 值有關。但在不同鹽類溶液中,蛋白質膠體的凝析現象有所不同,可能因為蛋白質具複雜的四級結構,許多反應無法以單一的因素歸納分析解釋。澱粉類膠體本身不帶電,但Ca(OH)2、Ba(OH)2、SO42- 會使澱粉發生凝析。而墨汁膠體粒子的凝析則是對Na+離子有特異性。氫氧化鐵及氫氧化鋁為無機膠體溶液,實驗結果符合課本中對膠體溶液性質的描述。本研究也進一步利用膠體溶液的特性來發展其可能的應用;即利用氫氧化鐵膠體粒子吸附正電荷之特性,來吸附重金屬離子,再利用將濾紙層析法濾去重金屬離子,故在稀薄、無法產生沉澱的情況下,以濾紙層析應是為一種分離重金屬離子的好方法。最後,膠體溶液因成分不同,本身結構與化學性質也不同,因此對不同的試劑便會有不同的反應結果,所以對於膠體溶液是不能以一種理論概括所有的凝析現象。

溫度對折射率的影響

每次談到"全反射"時,許多學生總喜歡以"海市蜃樓"之現象相詢,當告以「氣體溫度高時,折射率反少?」或「溫度與折射率之間到底有何量的關係?」為了滿足同學們的好奇心,並為往後教學方便起見,遂設計本實驗,以定量來研究溫度與折射率的關係,並希望能藉此導的期數學關係式。

給他一點顏色瞧瞧-另類酸鹼指示劑

五下南一自然第二單元「酸與鹼」中提到及利用紫高麗菜汁檢測酸鹼。由於紫高麗菜不易買到,因此進行一連串實驗找尋更簡單效果又明顯的測酸鹼用具。一、用煮沸、浸泡等方法取紫高麗菜汁,酸鹼測試省時又明顯。二、製作指示劑水質會影響成效,採RO水質佳。三、日常生活中許多紙類、白布類皆可製作試紙。四、使用棉花棒測酸鹼性比其他材質更經濟更方便,可推廣運用於教學上。五、紫色高麗菜價格高,可改採葡萄、桑葚、紫蘇及咖哩、芥末、薑黃粉。六、酸鹼教學時,建議老師在教學上可以使用棉花棒,配合效果良好,且取得便利的校園植物、應時水果,既經濟又方便。七、利用酸鹼指示劑的變色效果,可與「藝術與人文」課程進行聯絡教學。

自製簡易紫外線偵測器與其應用

86年7月1日開始,氣象局開始發佈紫外線指數的預測報告,氣象主播一直呼籲提醒觀眾在 紫外線指數太高時要避免外出,到底什麼是紫外線指數呢?又必須外出時要怎樣防護?塗 防曬油有用嗎?加件長袖衣服有用嗎?是不是可以設計一個簡單的偵測器呢?因此我們進 行了一連串的探討與實驗。

溫度照度及色光對植物光合作用的影響

一、研究一般植物在不同的溫度下的光合作用。二、測定照度對植物光合作用強弱的影響。三、測定各種色光以及紫外線,紅外線對植物光合作用的影響。四、綜合溫度,照度,色光等三因素,對一般植物光合作用的交互影嚮並求其三因素的最佳配合點。五、解決國中生對植物光合作用實驗的困難,使光合作用實驗可完全在人為的環境下實施。

米啤酒—以米為原料釀造啤酒製程之探討

東方利用米為原料,添加酒麴進行糖化產生酒精;西方則利用大麥為原料,其麥芽本身含有酵素可直接產生糖化作用。本實驗想試著突破傳統,以米為原料製造出結合東西方釀造酒製程的產品。 本研究探討以不同的米種為原料,進行啤酒製程發酵。利用米麴糖化取代大麥麥芽酵素,並添加酵母及啤酒花,使產品同時具有米香、啤酒風味、氣泡及苦味。實驗結果顯示,吸水率以圓糯米最高;米麴的生長情形及糖化率以30℃最佳;後發酵溫度以15℃低溫產生的酒精度最高,該溫度中又以圓糯米、長糯米、蓬萊米的酒精度為高,但5℃下的風味與口感較佳。以pH值、總酸度、糖酸比及官能品評作為風味與口感參考。成本考量下建議以圓糯米、蓬萊米及長糯米為製酒原料。