第51屆--民國100年

本組結合暗箱及光度計組成自製光度實驗儀器，並利用廢棄電腦風扇及強力磁鐵製成自製攪拌器，探討影響活性碳吸附能力的因素，本組測量紫藥水透光度，求得透光度與其成份龍膽紫濃度的函數關係；並利用過量的NaOH(aq)與銅離子發生沉澱，算出一克活性碳可吸附龍膽紫及銅離子的個數。結果顯示增加紫藥水濃度或減少活性碳質量，甚至升溫，活性碳吸附龍膽紫效果均增加。但溫度對其吸附能力影響較小，若將紫藥水溫度從30℃加熱至90℃，活性碳吸附龍膽紫的個數只增加百分之十，攪拌時間則並無規律影響；而一克活性碳可吸附的龍膽紫與銅離子個數比約2：1。本組也取了竹炭及木炭，比較其吸附色素的能力，結果活性碳吸附能力最佳，竹炭及木炭無明顯吸附能力。

上自然課時，老師在教月亮以及太陽這個單元時都用了一個Stellarium模擬軟體，我們發現從這個軟體可以觀察以前我們所無法觀察到的天體，感覺很有趣也很容易了解。藉著本研究主題，我們終於可以一探有關太陽移動軌跡的秘密，而不必透過長期的觀測，更可藉由軟體的功能，進行地球與金星上太陽在空中移動軌跡的實驗研究，讓我們了解到，原來太陽位置的變化是受到了行星自轉軸傾斜角度及其自轉、公轉的方向與速度的影響，並且觀察者所在的觀察地點的不同也會發現太陽有不同的位置變化情形。這次的探究活動，讓我們印證了課本中所學到有關太陽的概念，並相信太陽有可能打從西邊出來，只是，不是發生在地球上。

本篇研究主題為 ”若有x個數分別為A2、(A+D)2、(A+2D)2…、[A+(x-1)D]2，x∈□，A,D∈□ ，今將這些數分為 y 組，y∈□，使每組皆有x/y個數，且每組數之和都相等，試問應該如何分組？ ” 的問題，我們以ㄧ個有系統的方式推導出一種分組的方法。除此之外，我們還將此問題推廣至” 若有x個數分別為AP、(A+D)P、(A+2D)P…、[A+(x-1)D]P，x, P∈□，A,D∈□ ，今將這些數分為 y 組，y∈□，使每組皆有x/y個數，且每組數之和都相等，試問應該如何分組？ ”的問題，很幸運地，我們也成功的歸納出一套有系統的分組方法來解決這類問題。

此研究著重於機器瓢蟲在不同的操控變因下所走出之路徑是否存在著某些性質。對於轉向次數k→∞且轉向角θ為任意角時，我們計算各收斂點P於坐標平面上恰形成圓C：(x- 1/(1-r2)2+y2=(r/(1-r2))2。將瓢蟲的轉向點P1、P2連線，圓心C與收斂點P連線，則P1P2與CP之交點S的軌跡形成長軸長為圓C半徑(r/(1-r2))的橢圓，且此橢圓的焦點為P1(1, 0)與C(1/(1-r2), 0) 。各轉向點Pn(n∈□)位於一個方程式為R=mrθ-π/α，m=OP=√1/(1-2rcosα+r2)定角為cot-1(㏑r/α)之等角螺線上；同時繪出轉向次數k在不同值時，瓢蟲行進終點之軌跡，以驗證當k愈來愈大時，各終點形成的軌跡會趨近於一個圓。當k=2時，圖形為蚶線並證明其經平移後之極坐標方程式為 R=r+2r2cosθ。最後我們展示行進公比r→1- ，r=1，r→1+時所呈現的終點軌跡，並對此軌跡所呈現出的意象與自然界連結，而其實質關聯性則有待未來研究。

將水加入溶液上方，將造成溶質向上擴散，這期間造成濃度和濃度梯度的變化。我們使用簡易的實驗儀器，利用高中物理所學的折射定律，將實驗結果推算出不同時間各位置的濃度和梯度變化。一般書上所寫，大多假設濃度梯度成鐘型曲線分佈的簡單模型來描述擴散過程，但只能用在擴散係數為定值的情況，從實驗或參考資料顯示，擴散係數會隨濃度而變，書上的模型雖簡單，只適在極稀濃度溶液。溶液的濃度大小直接影響到溶質的擴散行為，因此擴散現象經常呈現非高斯之分佈，我們捨棄簡單的理論假設，以我們自己設計的實驗來分析溶液在較高濃度時的「非高斯型擴散」，直接測量並計算不同濃度下的擴散速率、擴散係數。並比較分子水溶液、強電解質、弱電解質的差異，並討論簡單模型可能的缺失。研究分子擴散行為的理論未完全建立，所以擴散目前屬於半實驗的科學，此實驗設計與分析方式可提供作為擴散理論發展的參考。

本研究自製二氧化碳溶解度測量裝置，探討【一】物理性捕捉：在1013百帕的壓力、26°C的溫度，每升水溶解0.7升的二氧化碳。氣體飽和溶解度隨食鹽水、糖水溶液濃度增加而減少。壓力增加、溫度降低，會增加二氧化碳在水中的溶解度。【二】化學性捕捉：二氧化碳溶解度隨氫氧化鈉及氫氧化鈣水溶液濃度的增加而提高，溶解度受水溶液酸鹼性的影響－鹼性的溶解度＞純水＞中性鹽類、酸性。二氧化碳溶解度隨水溶液中解離的離子濃度與離子電荷密度的增加而下降。菠菜的溶解度比自來水高。【三】生物性捕捉：以六種小盆栽植物在密閉容器中，因光合及呼吸作用所產生的二氧化碳濃度變化，經測試計測量可達277ppm，每日二氧化碳吸收、排放的循環量維持平衡。

本作品參考97年統測機械類專業一第28題，題意為三桿結構件承受一外力形成靜力平衡時，在忽略桿重情況下，求二力構件反力大小，根據此一目標我們希望設計一力的量測機構同時可以測量到力的大小及方向。 在機構的設計方面以壓力型荷重元(Load Cell)為基礎，以銷接接頭裝置於二力構件之一端，搭配一蝸桿蝸輪組的減速機構，以手輪慢慢微調，使能調整荷重元的量測方向，並將力的大小顯示於荷重顯示器上。 選擇可程式邏輯控制器(PLC)作為角度轉換運算的平台，接收光編碼器(Encoder) A、B相輸出脈波信號至PLC內部之高速計數器C251，經由PLC運算，將脈波數轉換成角度值顯示七段顯示器上。 透過我們設計的反力量測機構能精確地測量出加計桿重的情形下二力構件的反力大小及方向的變化情形，讓抽象的力得以變的平易近人。

本實驗以研究運用地溫能降低空調消耗之探討為主軸，設定散熱管型、室內熱源及地質條件做為變因，為了要使模型和現實建築物相近，設計模型牆厚為12mm；實際牆厚為12cm，即以1：10縮小比例的建築物模型進行實驗，將散熱管置放於不同地質條件(水質層、水+砂質層及砂質層)之實驗槽中，再以燈泡(25W、100W)作為模擬室內人體或機器的發熱源，利用風扇將室內空氣導入散熱管，經過循環後再進入實驗箱，探討對於室內溫度減緩升溫情形及進出風口降溫效果。實驗中，以無散熱管循環作為對照組，其餘以地質分組，將試驗數據整理、分析及探討後，獲得以下之結論： 1. 散熱管型：以銅管為例，散熱效果為3L >3U>U>L。 2. 地質條件：散熱效果為水+砂質層(WG)>砂質層(G)>水質層(W)。 3. 發熱熱源：燈泡25W乘上四倍使之與燈泡100W釋放能量相等，其散熱效能為100W>25W。 4. 各材質管型：散熱效果為鐵管>PVC管≧銅管，且U型管>L型管。

在油價高漲以及環保意識抬頭的情況下，電動腳踏車的售量急速上升，業界估計今年銷售量將創歷史新高。本研究團隊為符應此一趨勢，自行研發的自製的電動腳踏車，研究重點在於如何以最低成本，製作速度最快、扭力強、最省電的電動腳踏車，特將本作品主要特點摘錄如下: 1. 增加扭力調整功能，更適合市面所使用 2.一鍵輕鬆爬坡、瞬間加速 3.以75公斤體重騎乘均速可控制約在時速25公里上下 瞬間加速可達時速45公里 4.騎乘時間因騎乘者的重量、技術及電瓶容量有所差異 (以24v10AH電瓶測試可騎乘約1小時) 5.採用無熔絲開關，過載時只需將開關回覆省下換保險絲麻煩

本研究是以致冷晶片來降低史特林引擎冷卻部溫度提昇運轉效率，並使用發電晶片來提供致冷晶片致冷時之所需電力，希望能藉由此實驗探討，創造效能更佳的史特林引擎，降低對石油的依賴性。