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第三名

點石成金:鋁銅電池—廢鋁罐的第二春

前年的九二一集集大地震,慘痛的經驗都讓我們記憶猶新。因為停電全國幾乎都?罩在黑暗之中,電池成了最熱門的搶手貨; 價格當然水漲船高,居高不下!可能是平常的二、三倍,至還可能有錢買不到呢!災區的人們更可憐,不但停水還斷電,沒有電~他們幾乎與外界隔絕,生活變得非常不方便,簡直是寸步難行;而電池在此時,更凸顯出它的重要,但是停電時,不一定家家戶戶都有儲備電池;於是我們便想:利用日常生活中,隨手可得的物品,製做成簡易且實用的電池; 如此一來,就不必害怕沒有電池了!在各界極力倡導資源回收的同時,3R:Reduce' Reuseu及Recycle還清晰地印在腦海中,某日,喝完飲料後正準備鋁罐壓扁丟入回收筒時,突然靈光乍現~為什麼不利用廢鋁罐製作電池呢?況且,現在全球正值能源危機,油品沒幾天就漲價一次,工業發達使石化燃料及各種原料的消耗劇增,研發新能源與廢棄物的回收再利用,就是我們刻不容緩、責無旁貸的課題

從圓系的極限點到球系的極限點

在高二學數學的時候,老師曾提到共軸圓系有所謂極限點的名稱 ,但當時對於極限點的求法並未詳細介紹,我們為了進一步了解,便在蔡安華、郭茂雄兩位老師的指導下,根據共軸圓系極限點的定義,導出一般共軸圓系極限點的求法公式,同時也探討有關極限點的一些性質,更將這種方法推廣以達三度空間共根面球系時,發現也有相同關係,雖然這項結果也許不是新的,但是在探討的過程中,卻也提供了我們學習方法的一項模式。

直線疊紋的聯想

中國時報69.10.13刊登了一篇有關疊紋的報導。如左下圖所示係兩張同心輻射線交疊,便產生了新的紋路,謂之疊紋。這美妙的幾何圖案引發了我們研究直線疊紋的動機。(因為那時我們正學到平面上的直線方程式。我們用印有等問隔平行條紋的筆記本紙由復印機製成膠片(經過縮小)。兩者以0 角交疊,圖從略,結果看到有一群特別明亮的紋件產生,這就是直線的疊紋,我們稱他為亮帶,當0 角改變時,亮帶的位置及間隔距離也跟著改變,仔細觀察,我們發現亮帶經過兩群平行線的所有交點,於是,我們想將座標幾何學以致用,希望能利用法式求出亮帶的問隔距離,這是本文最主要的目的。

清潔劑界面作用初探

清潔劑有親水基與親油基兩部分的結構,在有機溶劑或水溶液中都有溶解性,為了證明其界面間轉移的現象、測量離子在界面間轉移速度及探討不同離子轉移的選擇性,我們設計了離子界面間轉移的測量方法。首先利用氧化還原反應證明其界面間轉移現象,清潔劑可以與離子化合物結合,而溶於有機相中,達成界面間轉移,在另一個水相中釋放並反應。且知道清潔劑與分子化合物不反應。利用沉澱反應實驗,左右兩式管裝著不同陰陽離子時,可以了解清潔劑對於陽離子之結合選擇性,高於結合陰離子。在導電度實驗中,可以測定對不同陽離子之選擇性。為了證明我們所推論的反應機構,也嘗試取得其錯合化合物,從晶形及溶解度推斷該是錯合物無疑。

長方體上的螞蟻--兩點間最短路徑之最大值研究

由一個常見的數學考題:【找出20×20×40 的長方體中,兩相對頂點A、F 從表面上走的最短路 徑min AF】,從此題中提出不同的想法,進而去思考是否有更大的min AF,並作探討與分析 並發現在1×1×2 長方體中,頂點A 到長方體表面上一點P 的最大值min AP 的位置為當P 點 在A 點對面之1×1 面上對角線下 1/ 4 處有最大值為 √130/ 4 約2.85。從1×1×2 延伸至1×1×n 及1× m×n 的長方體,找出固定頂點到長方體表面上一點P 有最大值min AP 的位置與距離,並求出 其通式。最後希望能推廣找到在1×1×2 長方體上的任意兩點使其有最大值min PQ 的點的位置 與距離。

龍捲風(Tornado)形成之理論探討及模型建立

曾看過一部電影叫做「龍捲風」,是由史蒂芬史匹柏導演拍攝,影片中之龍捲風精彩壯觀,橫掃過的地方,滿目瘡痍,造成很大的損失,全劇描述一位科學家由遭遇突如其來且威力強大的龍捲風而毀損,長大後立志從事龍捲風的研究救人,她和她的隊友們冒著生命危險正面進入暴風圈,成功投放測試器,從而了解龍捲風的構造,進而希望建立龍捲風警報系統,那種鍥而不捨的精神和意志力令人印象深刻; 然而我們在台灣僅偶而聽到新竹、嘉義、左營等地方曾發生龍捲風的新聞報導,卻不易親眼看到,於是我們想:何不製作一個可以產生龍捲風的模型,讓同學們想看能看到,那就太炫了!

降落傘阻力大追查

物體在流體中受到的阻力(Drag force) F=1/2CρAV^2(C 是常數,和物體的形狀有關,ρ是空氣密度,A 是垂直投影面積的大小,V 是速度)。但是我們在實驗室中檢驗降落傘的阻力,得到的結果並不是和垂直投影面積成正比,而是和降落傘面所包住的空氣體積大小成正比。進一步,我們發現體積的高度太高也不好,它存在一個最佳高度,此一高度和底面的邊長有關。此外,我們把降落傘頂端開一小洞並製作兩層的降落傘,希望增加降落傘下降的穩定度和阻力,得到很奇特的結果。希望我們的研究能夠對想要自製降落傘的人,提供氣流流動的基礎認知。

洗手救地球-從「頭」做起

市面上有許多省水器材,我們研發的環保水龍頭省水效果更佳。學校要求進行營養午餐前需先洗手,校園中高年級男生洗手用水量普遍比女生較少,但仍需1 公升以上的水量,若於學校安裝省水龍頭則可達到省水效果,以集中式水柱且噴霧的省水頭效果最佳,約需480毫升水量。利用自製環保省水龍頭可達到比噴霧式省水頭更好的省水節能效果,僅需約300毫升水量即可洗淨手。在製作環保水龍頭時,應注意進氣孔的位置及大小,以製作於瓶蓋且口徑等於出水吸管為佳。可利用凸出的出水管來控制流速,出水管愈長,流水量愈大。環保水龍頭是利用環保材質自製而成,花費少,再加上安裝方便,將水管接上水龍頭即可,是個值得在校園中推廣的節水方式。

水「升」火熱-探討水珠在高溫下彈性與移動狀態

我們發現在加熱板上製造出溫差,並滴水在加熱板上,水珠會由高溫往低溫處移動的現象;我們判斷在較高溫處所產生的蒸氣氣膜厚度較低溫處厚,使水珠向低溫處傾斜,導致水珠往溫度低處移動,由本實驗得高溫板上水珠會向較低溫度方向進行散射現象(以上敘述貼合研究動機圖示)。水珠在溫差20℃最高可以爬上0.3度的坡度,且溫差越大水珠能攀爬的坡度也愈大。在水珠碰撞的部分,根據我們實驗結果,在高熱板上滴水可以形成水珠並進行碰撞與移動。藉由控制溫度及水珠大小找出其對恢復係數的影響,證明在固定溫度下水珠大小的增加,會造成水珠的恢復係數e隨之遞減;而隨溫度的增加,則水珠的恢復係數e會隨之增加。

經濟實用的充磁器

自然科教室裡有許多磁捧和馬蹄形磁鐵,整箱的磁鐵用了很多年,磁性非常微弱,上課的時候,效果很差。我們想、能不能研究一種簡單的方法,使這些磁鐵恢復磁力呢?這樣老師和同學上課的時候,就有磁鐵可用了。於是和幾位同學開始研究。