第52屆--民國101年

本研究將建置一地下通風管，使大氣空氣送入地下通風管後，空氣與土壤進行熱交換，產生冷泵運作。其研究目的有三，一為通風方式的冷泵效益比較，比較被動式風力通風及浮力通風對冷泵系統之效益，二為鐵管與PVC管冷泵效益比較，比較鐵管與PVC管之熱傳導率的不同，其冷泵效果之差異性，三為建築模型冷泵效益研究，實際建造模型以觀測冷泵系統在建築模型所發揮之成效。綜合以上研究結果可歸納三點，一為被動式通風較浮力通風冷泵效益佳，二為鐵管較PVC管冷泵效益佳，三為冷泵系統可有效降低建築室內環境溫度。

想了解水滴在出口端體積受到哪些因素影響並分析重力與表面張力兩者關係，研究發現 (一)水滴接近滴下時底部水滴會彈性內縮；毛邊會破壞水的表面張力，輸出體積下降；出口端往水平方向傾斜時，輸出體積大約為垂直時的1/2。 (二)出口端為斜口時水滴的脫離點會往斜長中央點移動；出口端厚度變薄，接觸長度減少，往上總力降低。水流量大會有過量的水被往下帶；出口處疏水性強時，端口邊緣沒有水附著，水滴會較小。 (三)液滴增大時重力與表面張力之垂直向上總力比值會先降後升，表示開始時表面張力大於重力，但隨水量增加時接觸的周長迅速增加使得表面張力在垂直向上的總力大幅提升。隨後因重量持續增加使得比值隨之升高到了接近滴下前比值約為1。

薯榔染是一種美麗且有趣的原住民傳統技藝，一開始的用途是為了防腐、防霉以及將圖騰印製在衣服上。我們利用薯榔來製作染劑，發現把染好的布泡入媒染劑碳酸鈣、氯化鐵、醋酸鋁、醋酸銅後，顏色分別是深紅色、咖啡黃、粉紅色、咖啡色；而且不同的媒染劑防霉效果順序是：醋酸鋁＞碳酸鈣＞氯化鐡＞純薯榔染＞醋酸銅＞胚布。我們也發現薯榔染劑可以做為酸鹼指示劑，pH值越小的液體，顏色偏橘黃色；pH值越大，顏色偏咖啡色。綜合我們的研究，發現原住民的傳統染布，使用薯榔作染色原料，並以石灰作媒染劑；不但防霉效果好、顏色鮮紅可愛、護色能力中上、成本低，最重要的是天然染劑相較於化學媒染劑，汙染較低，真是最佳的選擇。我們試過很多方法，在布上做圖騰，最後發現，寶麗龍膠最為方便在布上畫出美美的泰雅圖騰。

我們對於鋁罐可使屋頂表面溫度下降約20℃的報導感到興趣，於是製作一塑膠模擬屋，以水泥、磁磚、玻璃、不銹鋼和鋁盤做屋頂，利用燈照代替太陽，對不同型式易開罐進行研究。首先我們有系統地從外部不同位置測氣溫，然後測各式易開罐的表面以至於內部的溫度，最後利用模擬屋測屋內氣溫。期間並接了一熱電偶溫度計，大幅縮短了測量判讀時間。並發現高溫時，鋁罐比鐵罐溫度上升較慢且下降較快，鋁罐表面溫差變化比鐵罐小，表面磨光的裸鋁罐表面溫差變化又較小，且鑽3孔的裸鋁罐罐內均溫差最小。最後在不鏽鋼盤上鋪滿半圓弧未磨光鋁片，測得屋內溫度比未鋪任何物還低15℃。證實鋁罐對降低屋內氣溫度實有不錯成效。

本研究目的為設計一款輕巧又方便、環保又有效的「隨行濾水杯」，將水經由我們設計的濾水杯過濾後，便能獲得符合飲用水水質標準的水。為檢驗「隨行濾水杯」的效能，我們選擇六種水源：校外溪水、山泉水、雨水、校內自來水、校內飲用水、X山純水進行實驗。並且觀測六種過濾後的累積水量：0mL(未過濾)、100mL、500 mL、1000 mL、1500 mL、2000 mL，其細菌濃度（大腸桿菌(群)、總生菌數）、化學性質（酸鹼度、導電度、總固體溶解量、鹽度、甜度、餘氯值）、物理性質（顏色、氣味）的變化。本研究設計的「隨行濾水杯」品質不錯，過濾後的水質穩定，且檢測項目皆符合飲用水水質標準。與市面上販售的濾水器比較，不但體積小、價格也便宜，是可普及使用的創新設計。

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在偶然的機會裡，我們發現了一種民間飲品¬─紅茶菌，在好奇心的驅使下，決定研究這個神祕的菌體。紅茶菌是一種酵母菌和醋酸菌的共生體，在生長過程中會在表面生成一層我們稱之「菌膜」的纖維素，在培養和觀察的過程中，我們探討了多種因素對於紅茶菌生長的影響，更經由酸鹼與氧化還原的滴定，加以證實紅茶菌的代謝產物中含有乙酸和乙醇。紅茶菌代謝生成的纖維素膜，質地堅韌且緻密，晒乾後則更為堅韌，我們分別就其脫色方法、纖維特性(韌性、孔徑、吸水性)進行探討。這層薄膜不但有防止異物掉落菌液中的功用，如果再加以加工，應可做成環保產品，如面膜、保濕材質、可分解包裝材質等，應用潛力無窮。

我們研究的主要內容是研究液滴處在激烈震動的傾斜板子上時，為何會產生向上爬坡的現象？我們發現水滴大小、頻率、振幅、液滴成份、板子與液滴之間的附著力、爬坡角度與水滴形變等，對液滴爬坡速率皆有影響。我們試著改變板子的傾斜角度，水滴最大的爬坡角度可達43度角。液滴之所以會爬坡，主要是因為震動使其形狀產生變化，受到板子附著力及水滴表面張力兩者的拉扯，加上重力與慣性的影響，水滴會先形成突起的柱狀體，之後柱狀體會往高處移動，因此帶動了水滴的爬坡效果，以上是利用高速攝影技術所觀測的結果。我們亦利用木板、壓克力板與橡皮筋來製作一個模擬水滴可爬坡的裝置，結果顯示，壓克力板會因為橡皮筋的拉扯而產生向高處移動的效果。

我們想觀察黑星弄蝶幼蟲的行為習性，並針對幼蟲築巢與相關行為研究探討發現：一、食：幼蟲的食草以棕櫚科植物為主，會先到離巢較遠處吃食。二、衣：幼蟲在葉片上作成適合自己身體大小的葉苞，當葉苞太小時會換巢。化蛹前有些會掉落地面，藏身葉苞內爬行到隱密處躲藏。三、住：(一)大部分幼蟲選擇在葉背及葉片的中段位置，先定位再築巢(二)幼蟲選擇築巢位置時，會避開有其他幼蟲絲線或葉苞的葉片(三)小幼蟲不在有蔥氣味的葉片位置築巢(四)幼蟲有數次換巢，中、大幼蟲換巢會有咬斷舊葉苞的行為(五)愈大幼蟲築巢行為愈精熟四、行：幼蟲以頭部向前爬行外出，尾部退回巢的方式進出葉苞，大幼蟲會吐絲連成絲路，沿著絲路爬到對面吃葉片。

分析台灣1912~2011年的百年月球資料，我們以台灣觀察者看月亮時，發現：(一)月球以螺旋式來回繞地球運行，周期約28天(二)月升、月落方位角及過中天高度角的變化量，有相似的循環週期，將每年最大和最小角度差值的變化量繪成曲線，此圖與正弦定律相仿，且變化與沙羅週期雷同(三)出現正東升西落的機率並不大，平均5~6年才出現一次，而且半個月內月升的角度可從偏北的58°移動到偏南的122°，兩者相差64°，月落也是如此(三)面向南方看見月亮的機率為93.6％，遠大於面向北方的機會(四)過中天高度角的分布與四季和月相沒有太大的關連。做簡易的立體模型和電腦動畫，藉此表示月球運動的軌跡，此外，還自製簡易觀測儀量月距，並利用質量法求亮區百分比。