第51屆--民國100年

石油危機衝擊各國經濟，節能問題是全球的共通課題。而汽車是消耗石油的主要交通工具之一，因此，汽車的機械效率好壞，大大影響石油耗能。然而，您知道嗎？現行的車輛轉向系統(阿克曼轉向機構)並不完美，當汽車轉彎時，車輪會產生額外的滑動摩擦，徒增車輛行進阻力。使引擎動力損耗、車胎磨損。本研究主題旨在研究與改善阿克曼轉向機構，減少車輛轉彎時的行進阻力。

作者好奇白三線蝶（Athyma perius）幼蟲棲息在糞橋上，於是展開了探究。過程中觀察白三線蝶的一生，並發現糞橋建造的位置約60％蓋在葉尖主脈上，長度隨齡期增加，一～四齡幼蟲多在糞橋上棲息，五齡之後食量、排糞量大增，棄糞巢而去不再回橋。糞巢的組成有糞便、碎葉片及絲線。幼蟲孵化吃掉卵殼後隨機選定建造位置，以吐絲器吐絲黏上糞便向外築糞橋，也會不斷吐絲纏繞鞏固糞橋。不管是剪斷糞橋、移去糞巢幼蟲都會持續加蓋，根據換葉子和換橋實驗得知幼蟲不會認自己的橋，當找不到原糞橋時會另外建造糞橋，如有現成的糞橋也會續用。糞橋和糞巢對幼蟲有躲避與偽裝的功用，對螞蟻等小型行走的天敵則形成物理性屏障，另外也發現有類似蓮花效應的擋雨效果。

隨著全球溫室效應日漸嚴重，如何降低大氣環境中二氧化碳含量，已成為科學家日切關注的議題，我們都知道酸雨現象，就是二氧化碳溶於水後呈酸性反應造成，因此我們利用鹼性與酸性的中和原理，尋找合適的鹼性化學藥品，來捕捉空氣中的二氧化碳氣體。透過實驗強鹼、弱鹼、胺類等鹼性物質，發現單乙醇胺與氫氧化鋰捕捉二氧化碳效果最佳，因此我們決定選取這兩種物質，作為二氧化碳捕捉劑。實驗過程中，我們製作多種不同的二氧化碳捕捉器，經過比較後，我們完成最符合單乙醇胺與氫氧化鋰性質的二氧化碳捕捉器（下懸空、彎曲式），捕捉器反應後，可將空氣中約400ppm的二氧化碳濃度，降到接近0ppm。我們實驗也發現捕捉劑可藉由一些物理及化學方法還原，例如：單乙醇胺反應後的單乙醇碳酸氫胺，加熱至115℃可還原；氫氧化鋰反應後的碳酸鋰，也可利用加入氫氧化鈣來還原，如此一來就能循環使用捕捉劑，避免環境二次汙染。

學校現有發酵箱使用時，都會出現明顯的結露現象。經拆解發現第一、二、三代發酵箱皆利用熱水來增濕，其缺點是增濕速率慢，增濕水槽就算停止加熱，熱水仍會持續釋放出水蒸氣，因此，，仍會繼續上升，導致相對濕度過高。目前較新型的液壓噴霧型發酵箱，雖未使用熱水來增濕，但仍有相對濕度過高之問題存在，且造成水資源的浪費。本研究是利用超音波霧化方式，自行設計組裝濕度控制系統，並安裝在各類型發酵箱上，皆可明顯改善相對濕度過高之缺點，而且「省水、省電」之改良成效相當顯著。最後，以超音波霧化型發酵箱實際製作麵包，由「嗜好評分品評」結果顯示，消費者在外觀、風味、咬感、整體感等之喜好程度，改良後皆優於改良前。

本研究是探討一套遊戲，即找人在心裡默想一個數字之後，請對方將有出現心中數字的卡片抽出來，而且我們可以猜出對方所想的數字是什麼。首先我們發現了在可以在抽出的卡片上，如何找到對方心中的數字的訣竅。然後再想出這些數字，是如何呈現在該出現的卡片上？最後由歸納法我們解答出如何將出現心中數字的卡抽出，並發現將這些抽出的數字卡的左上角最小數字加起來，就是對方心中的數字。再利用高中的數學知識，創造製作其他的數字卡片，這就可以製作出更多套的數學益智卡片來使用。

染布是中國傳統技藝，以植物染最符合環保、低成本。台灣是蕨類王國，校園內又處處可見，我們嘗試用別人沒染過的蕨類當染材。染前先浸在綠豆和高筋麵粉的助染劑（每100公克的助染劑中含蛋白質量約23公克左右）中可加深色澤。取腎蕨13.04％染液在中溫左右染 5分鐘，染出的色澤最翠綠。色澤會因加溫時間越久，顏色由綠色偏黃色。若以小蘇打粉作為媒染劑時，色澤偏棕褐色，有利於色素溶出；以檸檬汁、水作為媒染劑時，偏橄欖色，利於染布著色。不論照射時間長或短，褪色效果大多僅為同色系間變化。蕨類染不但可染出高彩度的鮮艷色，更可以得到許多細膩的中間色，並且，透過不同染色次數與不同色相的複染，亦可以染出更典雅雋永的色彩層次。

本研究是去年科展評審教授提出「二氧化碳難溶於水嗎？」引發動機而進行研究。第二十五屆全國科展雖有類似研究作品，但我不太瞭解裡面實驗過程，於是設計一組排水集氣裝置當檢測工具，並利用純度較高二氧化碳實驗，因實驗器材較細緻，研究結果應較為客觀。過程先觀察蒸餾水通入二氧化碳前後pH值變化，發現二氧化碳在水中只是一部分溶解，並非立刻完全溶解。再利用檢測工具探討二氧化碳在不同條件溶液的溶解量，發現溫度高低、鹽水濃度、不同pH值酸鹼溶液等對二氧化碳溶解量有影響。最後探討試管頂端殘留氣體，推論二氧化碳鋼瓶裡除二氧化碳外，似乎夾雜少量其他氣體。使用60天收集試管頂端殘留氣體，經檢測發現是氮氣的可能性比較大。

根據研究結果，溫室效應使全球暖化，海洋溫度溫差變大，對流速度加快；暖流由赤道向北流，鹽度增加，流速會變慢；冷流由北極向南流，因為鹽度增加，海水密度増大，冷流無法下沉，造成流速變慢。溫度越低，鹽度會增加，密度就會變大，所以洋流會往下沉，越往下鹽度越高，當冷水跟周圍達平衡時，就不再繼續往下沉，反而會沿水平方向移動。電影「明天過後」所描述的氣候現象是指北極冰棚融化後，由於北大西洋海水鹽度降低造成全球「大溫鹽循環」（thermohaline circulation）停止，海洋從低緯到高緯的熱傳輸能力降低，使地球進入冰期狀態，美洲北部全面冰封的情景。這樣的電影場景不可能在短時間內發生。

中文摘要：藻類具有很高之營養與經濟價值。台灣不論在海水或淡水水域中皆有豐富之藻類資源，尤其在日常生活中的家庭廢水所導致的水質優養化，經由許多的實驗與參考其他的文獻發現大多的藻類所含的油脂量高。本研究主要探討水綿（Spirogyra）與生活常見的大藻做其乾燥、過濾、萃取、分析、測試，知其PICG與加油站的柴油略同。

日本Fujiwhara（1921，1923）通過實驗和觀測，發現兩個距離很近的氣旋性渦旋會受到對方的影響，互相沿著兩者中心所形成的軸線心，呈逆時針方向互相旋轉移動，而兩個渦旋會有彼此接近及合併的趨勢，因此命名為藤原效應。藤原效應時常應用在解釋大氣中的雙颱風現象以及預測其走向，在2010西太平洋海域在相近時間產生了三個颱風：南修、萊羅克以及康柏斯，三颱詭異的路徑及消長使氣象局在預測上出現了很多誤差。而本文應用氣壓圖、路徑圖推測藤原效應影響的時間，並運用其數據去分析藤原效應在三颱間的影響、互動。