全國中小學科展

第三名

廢淨新機—蚤、柴油

本實驗以魚罐頭工廠廢水回收再生為目的,探討工廠兩種主要廢水之特性及利用,第一種為鯖魚前處理之廢水,富含蛋白質,經曝氣24小時,做為培養圓水蚤(Moina sp.)及德國米蚤(Daphnia sp.)之餌料,其增殖最高密度分別為每公升2854隻及1030隻。第二種為鯖魚罐頭蒸煮後傾倒出之廢水,富含油脂(魚油),收集魚油轉製成生質柴油,實驗結果發現其游離脂肪酸含量為1.4%,熱卡值為高級柴油之86.5%;轉化率為91%;氣相層析質譜儀 (GC-MS)分析魚油生質柴油之酯含量為99.68%,合乎歐洲(EN)及CNS15051之最低標準96.5%;將魚油生質柴油、市售柴油及B20(20%魚油生質柴油混合80%市售柴油),直接注入三缸柴油引擎測試,引擎轉速維持在1800rpm,加入0、1、2、4、8kw負載,測試引擎運轉所排放的CO、CO2、NO、NOX、SO2、CO2/(CO+CO2)以及粒狀物質(PM)濃度,經研究結果顯示,魚油生質柴油較市售柴油之排放數值稍高,B20之排放數據接近於市售柴油。

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。

綠色化學-尿布變黃金的真相探索

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其結構上的羧基能螯合Ag+,並成功利用甲醛將Ag+還原成奈米銀。但我們意外發現螯合Ag+的PAA白色粉末在沒有其他還原劑存在下也會漸漸變成黃色,與「利用甲醛還原製得的奈米銀」顏色十分相似。本實驗即揭開此粉末變色真相,希望能在不使用額外還原劑下,直接以PAA將螯合的Ag+製成奈米銀,不僅具環保與實用價值,更能使奈米銀製程朝向綠色化學。我們透過水溶性聚丙烯酸鈉(SPA)在均相中進行變色機制探討及影響變因的研究,找出有利的反應條件,再應用於PAA。研究證實PAA能將螯合的Ag+同步還原成奈米銀,反應機制與檸檬酸鈉作用模式相似,而提升濃度、溫度或照光有利於反應,酸性條件則不利,照各種色光也有所差異。

群魔飛舞─神奇的蚊子

有一天,放學之後留下來和老師一起練習打羽毛球,正當打得盡興時,天色已漸漸昏暗,突然間老師打了一個遠高球過來,赫然發現有一群蚊子在頭上飛舞著,阻礙了我叩殺此球,結果使我揮了空,心有不甘,決定找出原因來,為何蚊子只愛我,不愛老師呢?

重疊方格的速算法

有一天在書上看到了一個圖形(如圖一)書上提出了一個問題,究竟這個圖形共有多少個正方形(大小不同)?於是拿出筆來仔細的研究一番,發覺此圓形中每邊一格大的正方形有(如圖二)4 ×4=16 們;每邊兩格大的正方形(如圖三)有 3×3=9 個;每邊三格大的正方形(如圖四)有 2×2=4 個;每邊四格大的正方形(如圓一)有 l×l=l 個故此圖形中共有正方形4x4+3x3+2x2+1x1=4 2+3 2+2 2+1 2=30個此恰合1 2+2 2+3 2+4 2+......+n 2之形式,經請教老師的結果得知1 2+ 2 2+3 2+....+n 2 =1/6n(n+1) (2n+l),因此若欲解決有如上式形式的問題最簡捷的方法是1.算看看每邊有幾格小正方格 2.若每邊有 2 個,則 n=2 ;每邊有 5 個 n=5...再將n個代入1/6n(n+1)(2n+1)很快即能求得答案”解決了上述問題腦中突然浮現了三個問題:(一)假如原圖是個長方形則究竟(如圖五、圖六)1/6n(n+1)(2n+1)是否管用?若不能用究竟又要如何才能很快的求得答案。;(二)如在每邊 n 個小格的正方形中閻挖掘小正方形(如圖七、八) 則在此圖中,究竟合有多少個實心正方形?(正方形面積完整)(三)如在每邊 n 們小格的正方形中問挖掘小正方形(如圖七、圖八)則若單以所劃正方形(空心)為準,究竟又有多少個呢? 為解決心中疑竇遂邋了陳瑞靜來共同研究,皇天不負苦心人”終於解決了這三個問題,以下就是我們兩人的研究過程與結果”

小簾立大功【窗簾的吸音與隔音效果之研究】

聽說窗簾可能有吸音及隔音效果,但真的嗎? 研究顯示:(1)窗簾材料:吸+隔音效果為棉質>麻質>塑膠質>厚棉>紗質>海報紙>雙面質 (2)窗簾厚度與吸音呈正相關與隔音呈負相關 (3)窗簾孔隙面積與吸、隔音都呈負相關 (4)牆面的窗簾數與吸、隔音都呈正相關 (5)對稱H型擺設雙牆窗簾吸、隔音都比連續L型好 (6)窗簾波折高度與吸、隔音都呈正相關,波折高度≥10cm吸音效果好 (7)窗簾波折間距6~7cm吸+隔音效果好 (8)窗簾到牆距離與吸音呈正相關與隔音呈負相關;到牆距離3cm處有最佳吸音效果 (9)多層窗簾有吸、隔音效果,以2層為最佳 (10)窗簾含水量與吸、隔音量折減率呈正相關,棉質窗簾含水量168%為最佳吸音含水量。 窗簾改善噪音是有效,理想吸音可減42 dBA及隔音可減139 dBA。

搶救「沙灘」大作戰~探討潛堤對海岸沙灘的影響

本研究藉由文獻資料及實地探訪,了解目前旗津地區海岸沙灘嚴重流失,政府希望藉由離岸潛堤的工程發揮安定海灘的功能,保護堤後海岸。經過實驗的設計探討,我們發現:沒有設置潛堤的海岸打上岸的波浪明顯比任何一組有設置潛堤的波痕高,沙土侵蝕情況也較為嚴重,由此可見,潛堤確實具有阻擋海浪侵蝕海岸的效果。而不同的潛堤設置條件都具有不同的阻浪效果,研究結果最後發現:設置潛堤較佳的方式是將潛堤設置在不露出水面(剛好在水平面)、離海岸愈近、潛堤間距愈小、與海岸形成某種夾角、增加潛堤的長度及排列成 或 的形狀,都能增加阻擋海浪的成效。但是有些條件消波塊使用的個數太多時,將造成成本過高及景觀的破壞,也是值得評估考量的。

橢圓的衍生-蛋形方程式

(一)在高中數學課本(東華本自然組第四冊)中我們學到橢圓的定義和作圖。其定義如下:一動點 P ( x , y )到兩定點 F1( c , o ) 、 F2(-c,o)的距離和為一定值,即 PF1+ PF2=2a 。(2a 表橢圓的長軸長)。(二)在數學圈雜誌(第 2 卷第四期)上提到了數學一般化的觀念。繪出 mPF1+ n PF2= k 的圖形,而橢圓即為 m = n 的特殊結果。 m PF1 + n PF2 =k , k > F1, F2,的圖形稱為“笛卡兒蛋形”,繪出如 ZPF1+ 3 PF2= k 之類的圖形,但能像橢圓一樣用方程式表出嗎?(三)將“ m PF1+n PF2 =k ”這一式子化成方程式,發現此乃一二元四次方程式,所求出的解有虛根、增根、減根等現象產生,我們認為此方程式很繫雜,因此就著手尋找一較簡便的方程式來表示。

天馬行空─象棋中馬的走法及其研究

有一天,同學教我下棋,覺得馬走的方法很奇妙:它是走日字型的;但是也產生了一些問題:馬是不是能走到棋盤上的每一點?如果可以的話,那又要怎麼走呢?於是帶著棋盤,和老師一起研究。

小白鼠對顏色的辨別能力

上學期自然課我們上“哺乳動物”時,老師讓我們飼養過小動物的小朋友告訴大家如何來飼養小動物”班上的陳大剛帶來他的寵物一一一對小白鼠。他告訴我們很多關於飼養白鼠的事情“他說:「白鼠最會拉屎了。白鼠會用前面的兩隻腳抓住東西,放在嘴裹吃,就像我們吃東西時用手拿著吃一樣。」在陳大剛報告時,老師讓我們輪流看小白鼠。突然,一向不舉手就說話的孟繁盛叫著:「白鼠的眼睛像白兔一樣是紅色的,紅眼睛是不是看到的東西都是紅色的?」陳大剛不知道答案,就講教吳老師這個間題,老師說:「我們可以來做個實驗,看看白鼠含不會辨認顏色?」我們就這樣開始進行我們的實驗工作。」