全國中小學科展

第三名

白匏子銀白葉背與星狀茸毛功能之探討

白匏子為低海拔地區常見先驅植物,具銀白葉背特徵。利用顯微鏡觀察葉背發現密佈白色星狀茸毛,利用分光測色儀測量幾種植物葉背反光強度,發現白匏子反光能力最高。利用氯化亞鈷試紙顏色變化測量蒸散速率,白匏子葉背蒸散速率最慢。去除葉背茸毛後,反光能力下降很多,蒸散速率也變快很多。幼葉上表面長有濃密褐色星狀茸毛,下表面則為白色星狀茸毛,之後新生葉上表面褐色星狀茸毛消失,最後成熟葉只剩下表面有白色星狀茸毛。野外觀察發現幼葉與新生葉較完整且無損傷,成熟葉則大多有蟲咬痕跡。在葉子滴硝酸鐵,檢測是否含有抗蟲的單寧酸成分,結果發現幼葉與新生葉密生的褐色茸毛含有單寧酸,隨葉子成熟,單寧酸茸毛漸變少,只剩葉背有少量分布。

知否?「茶」應是綠肥紅瘦 ― 探討不同環境條件下三種脂肪酶之活性

本研究欲找出可抑制脂肪酶活性之因子,故從110年10月展開實驗,將胰脂肪酶、小麥脂肪酶、念珠菌脂肪酶置入不同市售瓶裝茶、一系列咖啡因濃度環境中,以探討市售瓶裝茶、咖啡因及兒茶素對三種不同酶活性之影響。另外將胰脂肪酶置入以不同沖泡手法之綠茶溶液中,操作變因分別有不同沖泡溫度、茶葉浸泡時間、冷藏保存的時間,用以探討胰脂肪酶於不同環境中之活性大小。研究結果顯示,對於胰脂肪酶,兒茶素跟咖啡因均會抑制其活性,其中以咖啡因影響較為顯著。手沖綠茶之沖泡溫度及時間都會影響其活性,關鍵在於茶液中兒茶素含量;對於小麥脂肪酶,咖啡因可以抑制其活性;對於念珠菌脂肪酶,市售瓶裝茶可以抑制其活性,但並無法歸因於咖啡因及兒茶素。

「參參」不息—潮間帶蕩皮參(Holothuria leucospilota)與紫輪參(Polycheira fusca)生物生態、活動週期及躲藏行為之研究

以潮間帶常見的紫輪參和蕩皮參為研究對象,模擬潮間帶環境並長時間錄影,針對外型特徵、晝夜活動週期研究,更進一步加溫海水和模擬漲退潮,研究溫度和潮汐對活動量的影響,並研究兩種海參躲藏隱蔽是否有回原石頭的行為及影響因素,最後研究兩種海參對水流的承受能力。 本研究發現,若環境無水位變化,海參的活動週期與潮間帶漲退潮時間無明顯關聯,海水升溫卻會使海參活動量提升,海參日夜皆可能回原石頭躲藏。無論漲退潮或乾濕,海參都會優先選擇躲藏於石頭下,石頭為優先影響因素,若未接觸石頭時,海水則是第二影響因素。本研究發現紫輪參可感受水位變化,因此活動週期與活動量會受漲退潮水位影響。另外因缺少管足,紫輪參吸附能力弱於蕩皮參。

以元啟發式最佳化演算法進行鐵路時刻表排點

鐵路時刻表排點至今為止仍十分仰賴人工作業,且排班優劣對於乘客服務品質有顯著影響。本研究採用元啟發式最佳化演算法及模擬器進行旅客列車鐵路時刻表排點,旨在找出一份針對旅客需求、提升旅客運輸成功率且降低旅途時間的時刻表。我們提出一種班表編碼機制,可依此產生班表草稿。我們研發的模擬器可將班表草稿轉換為合法無衝突之班表。最後,透過登山演算法及基因演算法來搜尋班表草稿,並以模擬器評估優劣,我們實現了一個自動化排班系統。我們也以不同的乘客測資針對於不同演算法進行比較,並試圖找出表現最好的演算法。實驗結果指出我們的模擬器能有效率產生無衝突時刻表,且所提出之演算法操作相較現行班表可提升運輸成功率和降低旅途時間。

以水換電—節能室內空間水冷降溫系統設計與效能探究

如何以最少的碳排放量,讓燜熱的室內空間迅速降溫?本研究結合熱傳理論及節能建築理念,設計以冷水循環來降低室溫的節能系統,並以空間比例1/6的模擬屋進行降溫實驗。從實驗結果發現:冷卻水管接觸面積越大、彎折越少流速越快,降溫效果越好,其中以回字型排列中央出水的冷卻水管,30分鐘內可將內部溫度降低8.5°C。同管徑的銅管與矽膠管降溫效果,因冷卻水溫高低而改變,低溫時銅管效果較佳。三種循環水桶冷卻方式中,採用冰磚冷卻即可保持冷卻水處於低溫狀態,達到良好的降溫效果,可整合綠能或河水、地下儲水系統等低碳排自然資源,進行冷卻水的降溫及更換,降低冰磚的使用量,以減少系統電能消耗,達到節能減碳的目的。

拍「粄」定案,「條」出健康!

我們嘗試在在來米粉中添加不同種類及比例的澱粉、不同水量,找出接近市售粄條軟硬度、抗拉力的製作配方,並使用澱粉酶分解澱粉轉化成葡萄糖的方法,自製α澱粉酶檢驗抗性澱粉含量是否受保存條件影響而增加,希望享受美食同時能減少熱量吸收。研究發現在來米粉加入20%糯米粉,能煮出與市售粄條軟硬度、抗拉力最接近的粄條,研究中使用的各種澱粉都無法煮出抗拉力與市售粄條相當的粄條,可能與市售粄條的食品添加物有關;將自製粄條放入冰箱以3°C冷藏48小時,就能得到與未經低溫保存粄條相比,以自製α-澱粉酶溶液檢測減少約10%熱量的粄條。

光銦硫水-硫化銦/氧化銦光觸媒複合材料的探討與應用

將光觸媒應用於降解染料,可以減少有機汙染物,達到環境保護的功效。在我們的研究中,調配不同比例之硫與銦,進行鍛燒,分析其作為光觸媒降解染料之可行性。由實驗發現硫化銦有吸收可見光與紫外光光譜的特性,光催化效率佔了很大的優勢。而在光電流實驗中,發現In:S=1:1與2:3的比例下光電流值高於硫化鎘,由於硫化鎘對人體有害,故硫化銦有取代硫化鎘作為光觸媒的可能性。在In:S=2:3的比例下進行羅丹明B降解有最佳效率。在我們的研究中已成功製作出具有明顯稜角的結晶顆粒且能於可見光下行光催化反應的光觸媒,並能順利降解有機染劑,成為具有作為廣泛使用光觸媒之可行性,達到除污、殺菌、抑菌的目的。

染敏奈米銀格柵-導電膜的研究

去年學姊用天然染料吸收3w鋁基板光照硝酸銀凝膠,使染料的電子躍遷至銀離子膠體上而還原出奈米銀變色膜。今年我們企圖將分散點狀的奈米銀成網狀格柵導電膜,為綠能的研發盡一點心力。 我們成功的改裝偵測光照面積受光的均勻度、縮小抽氣乾燥暗箱層架及空間、整合光照偵測系統至第三代,終於創新研發出可同步以Arduino C語言程式取代三用電錶偵測照光時導電膜的電阻變化與光敏電阻串接的1KΩ電阻電壓分壓變化。 由投影片、天然染液、硝酸銀溶液、白膠、棉紗網格至交錯纏繞難導電的金屬網等材料,成功的研發出由數MΩ降低百萬倍至10Ω左右電阻規格的奈米銀格柵導電膜,非常便宜又精細的製程,讓人人都能製備出導電膜成為可能。

X-mirrOr~三角形全等點位置與性質討論

本作品主要研究點對三角形各邊鏡射,再將鏡射點連接形成鏡射圖形,並探討鏡射圖形和點的變化。發現有些點有不變性,並且可以將原本向外發散的鏡射圖形收斂使其互相重疊並全等,我們稱其為全等點。我們從正三角形開始研究,發現正三角形有六個全等點,因對稱性將其分為兩組。接著延伸至等腰三角形,觀察固定底為2,改變高之等腰三角形全等點軌跡,發現許多特殊現象,接著再將其轉為函數圖形進行討論,進一步利用代數式結合鏡射性質,計算出全等點的座標,並證明觀察時發現的現象以及發生的時機。另外,我們觀察並證明各個鏡射圖形的頂點和全等點會形成五大類共圓之現象,我們也嘗試進行正多邊形全等點之觀察,希望有機會推廣到一般化。

傳統市場顧客環境識覺與攤商地方感之研究

傳統市場是台灣市場文化代表性的地點,然而,現代社會中美式量販店與超級市場越趨普及,壓縮了傳統市場的生存空間。為了保存傳統市場的文化,政府近年積極推動傳統市場轉型,期盼為傳統文化注入新元素。而本組觀察到南門市場與黃石市場近來積極轉型,但轉型過程中卻產生很大的發展差異,攤商的去留、顧客的來量皆差異甚大。於是我們想利用地方感與環境識覺的概念,對兩地傳統市場的攤商進行地方感的訪談,顧客進行環境識覺及地方感問卷調查,企圖探究造成轉型過程產生如此大差異的原因為何?研究結果發現兩地攤商的地方感受到傳統市場政策規劃影響甚鉅,在顧客的環境識覺方面,南門市場的問卷調查結果也顯著較其他傳統市場較佳。