全國中小學科展

第51屆--民國100年

飲水思源,「源」流昇效率

本研究以家用電子式冰溫熱開飲機為實驗樣機,利用銅板將致冷晶片熱側的熱源迅速帶走,以提昇晶片冷側的製冷效益;加裝預熱桶以回收熱膽所散發之輻射熱,進行預熱進入熱膽之純水以減少電熱絲加熱之時間;採用具有較大傳熱能力的熱管,將熱源移至預熱桶內以提高熱膽之進水溫度。目的在於能夠有效減少熱水、冰水系統整體的耗能及提升開飲機之能源使用效率。改善後的結果顯示,加裝銅板或熱管後晶片散熱側溫度上升約2.1℃,散熱效益增加7.5 %;冰膽製冷至15℃之時間縮短540秒,製冰效益亦有效提升約13.4 %。加裝吸收輻射熱及熱管的預熱桶後,其熱水系統熱膽進水平均水溫上升約5.1℃,熱膽加熱至76℃之時間縮短約180秒,效能增加約16.7 %。

約分的好幫手

希望找出最快的約分方式,所以先找出兩數相除後所得到的餘數,發現餘數和兩數的最大公因數有很大的相關性,餘數的因數中包含了最大公因數,同時餘數還可代表兩數中的大數再和小數繼續求取餘數,或找最大公因數,得到的餘數可以簡化求最大公因數的過程。同時和輾轉相除法比較,可更快找出最大公因數,或者更快判斷出兩數是否互質。並且在求取多個複雜的數字的最大公因數時,也可快速的簡化,而不需要兩兩以輾轉相除法求之。此種求餘數法是在約分時的最佳幫手。

197遊學園 on Android

我們在這個作品中,製作了一個可以在Android智慧型手機作業系統上使用的智慧型聯絡簿。本作品可以查詢班級公告、功課及聯絡事項,更可以讓老師、學生、家長作三向的溝通,就像在電腦上一樣的便利。

以重力驅動之微流道細胞分離器

本研究利用一種不需藉外加幫浦,以重力驅動即可自行使液體流動且形成層流的系統。因微流道的尺寸夠小,足以形成層流,再由系統中入口、出口儲液槽的高度差、毛細現象以及表面張力,驅動流道中的液體、形成流速穩定的層流。由層流的性質得知,死菌只能隨流層前進,而因活菌有運動能力,能自由分布於系統中,如此便可將死亡及活力較差的大腸桿菌從中分離,並探討各種影響細菌分離的機制。

蘋果奇幻世界中的畫筆—我看見了觸控

目前市面上最夯的產品莫過於蘋果公司的iPad或iPhone了,使用者用手指去觸控著螢幕,而這動作似乎漸漸成為一種風潮,成為一種流行又時尚的肢體動作。然而,如何在螢幕上書寫或繪圖呢?只能用手指?好看嗎?蘋果公司公司並沒有隨附觸控筆。所以,我們特別用了一些家中常見的材料去自製價廉且實用的觸控筆,而且,由於材料的取得方便,一般人也可製作,如此就可大大提升iPad等這類平板電腦的功能了。另外,iPad螢幕為電容式觸控螢幕,其原理就是表面電流的流出(流入),所以我們也利用有類似原理的電漿球來模擬iPad螢幕,從中找到共同點,並從其中電子軌跡的變化看見了觸控,甚至以電漿球代替iPad進行實驗,延伸了此實驗的廣度,也為實驗增添一些意料之外的趣味性。

鏡裡乾坤—多射角反光鏡裝置的研究與應用

為了達成節能的目的,我們嘗試將陽光反射進室內以替代使用電能的照明設備,但是太陽的「高度角」和「方位角」會不斷的改變,因此我們利用「最佳太陽高度角」及「有效太陽高度角」的觀念設計出「多射角反光鏡裝置」,並以圖面模擬和縮小版的模型來證明它的實用性。

水被電死了

我們觀察液體在電場中受靜電力而被吸引之現象,發現這個現象和液體的極性無關,並提出了液體是受靜電感應而帶電之理論。我們設計實驗加以驗證,發現帶電之液體在電場中除了受吸引之外,也可以被排斥。

紅色警戒

土石流依土石組成的粒徑特性可分類為礫石型土石流、一般型土石流及泥流型土石流。研究結果顯示礫石型土石組成吸水性差,激發此類型土石流的主因是瞬間的豪雨快速滙集河道產生強烈推力而非含水量;一般型土石流具相當程度的吸水性,同時因土體間隙較大水分下滲較泥流型為快,當含水量達到飽和時會出現土體下滑現象,此時若有較大雨勢即可能在300坡度引發土石流,含水量愈多發生區坡度愈小;泥流型土石流有最大的吸水性及飽和含水量,因土體間隙較密水分下滲較慢,前期雨量(累積雨量)為激發泥流型土石流的主因。本次研究五條潛勢溪流除新社東興溪屬泥流型外,其餘四條皆屬偏礫石型。根據第九河川局所提供潛勢溪相關地文資料進行礫石型土石流條件因子分析,結果顯示大興南清水溪再度發生嚴重土石流機會仍為最高,而與花蓮市民生活最親近的七腳川溪河川推力與土石含量皆不小,應是需加強監控與大雨優先撤離的潛勢溪流。

神奇的水滴再現

根據前人的報告,「水滴停留在水面上」的原因是由於「水滴攜帶淨電荷,造成排斥的作用」。經過一連串的實驗及探討,發現了一些新的現象,無法以前人的論點解釋。經歸納探討後,提出「水滴雖然會帶有電荷,但可能並非造成此現象的主因」,也提出了兩個假設,但目前尚無法證實。

石板的科學奧祕

本研究用電磁波測量器、數位式溫度計、電子天平等,研究不同建材(石板、紅磚頭、大理石、瓷磚)的孔隙度,以及不同建材厚度(1.5 cm、3.0 cm、4.5 cm)對吸收電磁波、太陽輻射能、散熱效果、吸收瓦斯熱,和對硫酸的抗腐蝕性。研究結果得知,孔隙度由大到小為石板>紅磚頭>大理石>瓷磚;電磁波降低%由大到小為石板>紅磚頭>大理石>瓷磚;吸收太陽輻射能大小為紅磚頭>石板>大理石>瓷磚;散熱速率由快到慢為石板>大理石>瓷磚>紅磚頭;建材厚度越厚,散熱速率越慢,厚度對石板散熱速率影響最大。建材厚度會影響熱傳導速率,尤其對於石板的影響較大;對硫酸抗腐蝕性由大到小為瓷磚>紅磚頭>石板>大理石,但在低硫酸濃度時,各建材的差距小。