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第一名

小心!別讓油沫濺出來

記得有一次,我和妹妹想幫媽媽把鍋裡煎好的魚盛進盤子裡,結果一不小心,湯匙上的一滴水落進鍋裡,「ㄅㄧㄅㄛ」一聲,妹妹的手被濺出的油沫灼傷了,痛得不得了!我覺得很奇怪,為什麼水落進油鍋裡,油沫會濺出來呢?而且還夾有「ㄅㄧㄅㄛ」的聲音。共他的液體滴進油鍋裡,也會有相同的情形嗎?而將油滴進滾熱的水裡,水是不是也會濺出來呢?我和幾位同學一同去請教老師,老師告訴我們可能和液體的沸點有關,那什慶又叫做沸點呢?為了解答我們的疑惑,老師特別帶著我們做了一些有趣的實驗。

以磁力模擬萬有引力的平面實驗

最初是對星球運動的好奇,隨後不服輸的心理一直驅使著我。三年來在這兩種心情交互支持下,逐項突破主要困難問題,並持續進行探討與研究。

藉線性插值法求作內接等邊多邊形

數學課老師談到等腰梯形的性質時,老師說等腰梯形四邊中點所連成的四邊形必為菱形,如圖(1) ,菱形四邊等長,觀察原等腰梯形,其四邊不全等長,而連接四邊中點後,卻輕易的找到一個等邊四邊形,且看起來此等邊四邊形是所有內接等邊四邊形中面積最小的,那對不規則的四邊形要如何作出內接等邊四邊形呢?其他多邊形又如何?這引起我極大的興趣,於是我開始著手研究。

「油切」---流道探討與應用

大、小尺度的流道,可影響流動的重要驅動力不甚相同,大流道靠重力,小流道則可利用毛細現象的驅動力,或利用微流道的動電效應來推動。利用適當的驅動力,可使油水產生油切現象,改變油相與水相溶液速率,則可改變切割體積大小,此可應用在藥錠的製造上、由適當分支流道,則能利用油切現象同步產生多種體積的切割,加速生產速度。而微流道則能利用電壓驅動,使帶電流體改變流速,生技上則能用以進行帶電粒子的分離與檢測。而微小流道的毛細現象可應用在醫事上的檢體檢測,製成微流道檢驗晶片,則可達到節省檢體、時間卻能同步處理多項檢驗的優點。

看聲波的新方法及其研究

在學校裡做聲波實驗的時候,只聽見聲音,而看不見聲波,俗語說:百聞不如一見,我想如果能用看的來配合聽的更能使得我們容易瞭解聲波。

全球平均海平面的年際變化(1993-2017)

本研究探討年際氣候震盪對全球平均海平面的影響,故將衛星測高儀數據剔除長期趨勢與季節波動後,與數個氣候指數進行互相關及同調性頻譜分析,其結果為:(i) 海平面與 ENSO 在半年到十年的尺度下,有高度相關,相關的原因可能與降雨區的變化有關。(ii) 與 PDO、AMO 的相關性集中在二年到十年,AMO 相關性最高是在其比海平面早發生 8 個月的時間。海水的熱含量變化可能是主因。(iii) 與 AO 有弱相關,相關性最高是在 AO 比海平面早發生 15 個月的時間,推估可能是衛星測量資料空間範圍沒涵蓋北極海造成。(vi) 與 AAO 似乎有弱相關,但是無法確定。最後本研究將上述五個指數以最小平方法擬合海平面年際變化,得到各指數的相對強度貢獻比例,有助於了解在未來全球暖化下的海平面變化。

奶泡阻尼效應之研究

本研究探討容器中液體的振盪,受到容器形狀、杯壁壁側奶泡厚度、奶泡厚度、奶泡成分及其物理性質的影響。首先自製振盪器及自動打奶泡機,並以壓克力製作四種杯形。實驗得知,杯壁筆直時水的撞擊波最大,最易濺出,而曲線杯型可有效防止液體晃動;左右杯壁奶泡厚度實驗得知,奶泡與杯壁產生阻尼,消耗液面波動能量,證實左右杯壁的奶泡是影響阻尼效應的重要因素,且奶泡厚度與其成正相關;奶泡成分方面,添加鮮奶油或果糖製成的奶泡其添加比例與黏滯性呈正相關,可增強阻尼效應。綜合以上,建議有效防止濺出的作法是使用上寬下窄的曲線杯形,奶泡厚度1.5 cm,添加鮮奶油或少量果糖即有明顯的阻尼效應。

氣體發生器的改良

國中化學教材中,製氫且需點火的實驗包含有 5-1 (氫在空氣中燃燒)和 7-2 (氫在氯氣中燃燒),課木曾提到利用克卜氣體發生器製氫( 第二冊 P.6 )。克卜氣體發生器( Kipp gas generator )有易爆炸等缺點。故改良之。

一步合成碳奈米複合材料與奈米碳管應用於超級電容電極修飾

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料,並與多層奈米碳管(CNT)混合後,附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點,其表面具親水性的含氧官能基,可提高CNT在水相中的分散性;而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度,提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例,探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為:褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1:1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料,可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g,大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上,或搭配電池應用於可撓式電子產品。

台灣蜆( Corbicula fluminea )\n自淨力之探討

一次戶外教學中,我們在河裡發現台灣蜆(俗稱喇仔)的蹤跡,並尋問生物老師有關蜆順的生活習性及其攝食方式( 陳,1990 ) ,那時才明暸台灣蜆在濾食時,可能同時也會過濾水中之雜質,進而加速水的淨化速率;如果真是如此,那麼將可利用此生物來做污水處理處理法 ,因此乃設計此實驗來做進一步探討。