第52屆--民國101年

自然界有些物質，其化學主成分相同，外觀與物理性質卻相異，如「同素異形體」；有雜質的礦物也有此現象，如黃銅礦的外觀色彩與條痕色不同。因此，需藉助化學定性與定量的分析，方能鑑定其成分。本實驗的金色樣品，嘗試以稍微繁複的流程，進行分析之後，確認其主成分。研究結論如下：一、還原回銅粉的最環保方式：先以鹽酸溶出雜質，過濾乾燥後，透過燃燒轉為氧化物，並以碳進行還原，再以浮選法與過濾可得！若以硝酸與之反應後再電解，則過程無可避免有酸性氣體產出。二、儘管”CuS”為黑色，但外觀金色的本樣品，主成分可能也相同。三、硫化銅的產生，推測可能是：先前硫粉燃燒時形成的SO2氣體，排出瓶內O2後，沸騰中的硫與蒸氣浸入銅粉罐悶燒而形成。

學校、屋頂上的排熱風扇不管颳風下雨24小時皆在運轉，本研究主要以日常生活可見的馬達、齒輪進行排熱風扇發電的可能行。自製的排熱風扇主要分成發電組與排熱風扇組兩部份。透過葉片數、葉片角度、風扇間的距離、馬達種類等因素的探討設計排熱風扇。最後進行實際的模擬發電與電池的充電，在天氣晴天、平地無風的情況下最大的發電電壓值為1.713V，對1.5V容量1500mah的充電電池的充電功率為0.191W。足見排熱風扇動充電的可行性與其應用價值。

本研究探討太陽能板的發電性能及其應用於國中課本內電化學實驗，例如電解水及電解硫酸銅用於銅離子回收等的可行性。研究結果發現太陽能板開路電壓會隨著板面溫度的上升而下降，在太陽下太陽能板開路的電壓平穩，短路電流不隨著照度增加而增加。以SM5151串聯的太陽能板為電源用於電解水，氫氣的產生速率是使用直流電源的兩倍，可於45分鐘內收集到8ml的氫氣，其效果遠比課本上以三顆乾電池串聯為電源佳。以太陽能板為電源配合設計的裝置電解CuSO4(aq)，銅在負極上的吸附情形良好，可應用於廢液中銅離子的回收及物品的電鍍。本研究結果顯示以太陽能板發電，除了用於永續能源的教學外，可應用於課本上電化學實驗之改良，還可將實驗搬到教室外陽台上做。

在國內是極為常見的飲品，種類不勝枚舉，過去許多研究報告亦指出茶對人體的健康有多種益處。本研究欲將凍頂烏龍之茶葉做熱泡原葉、熱泡粉碎、冷泡原葉、冷泡粉碎四種不同處理以探討不同沖泡方式對其沖泡出來之茶湯的影響。實驗結果證實：在熱泡及粉碎茶葉的條件下，茶湯溶出的物質較多，進而影響茶湯的諸多物理及化學性質；其中熱泡茶能有效的清除DPPH自由基，具有比冷泡茶更好的抗氧化能力，且能抑制齲齒菌的生長，證明其對健康確實有益；以四種茶湯澆灌受到輻射處理的綠豆可修復輻射傷害，但冷泡原葉茶持續的較短，而使用冷泡茶浸種綠豆可有效預防輻射傷害；但在正常無輻射的條件下，四種烏龍茶湯皆會抑制綠豆的生長，因此不宜用來澆灌植物。

黑白棋是常見的棋類遊戲之一，遊戲的目標是讓棋盤上的棋子變成己方的顏色，棋子多的一方獲勝，遊戲過程中受到規則的影響，容易出現雙方比分的劇烈變化。我們設計的遊戲則是採用類似的勝利條件，要求攻方要將棋盤上的棋子全部都變成白子，但攻守雙方採用不同的規則，攻方可以決定要變色的棋子，守方則是用旋轉棋盤來因應，由於遊戲規則的改變，棋盤的形狀將不再受到限制，只要是旋轉對稱的圖形，都可以成為這個遊戲的棋盤。我們試著找出，這個遊戲規則中，攻守雙方誰可以得到優勢，攻守雙方是否有一方存在必勝法則，並試著用數學的方法來解釋它。

比較竹仔菜結實與不結實族群型態及生長上的差異，發現前者的花瓣及雌蕊明顯較大、花粉可孕性高，但葉片較小；比較斷枝生長，前者較緩，但已開花結果，後者葉片生長快，顯示在營養與生殖器官已發展不同的資源分配(resourceallocation)策略。兩族群在花序變異上，後者的變異較大，推論種內存在遺傳變異度。比較不同環境的生長，發現前者在養分多、不剪頂芽、綠光下生長佳，後者則在有剪頂芽、白光的環境，推論各族群已演化出特有的生存模式，占有特定的生態區位(Ecologyniche)。模擬昆蟲的可見波段，發現結實族群的裝飾性雄蕊最明顯，但野外觀察發現兩族群都有昆蟲拜訪，顯示花朵的差異並不影響傳粉，可能因結實族群以自花授粉、不結實族群以無性繁殖為主，而演化出此模式。

這項研究是延續國小時參加全國科展作品「『粒粒』皆辛苦」的創作，不僅將成功疊出骰子塔的步驟簡化，更進一步的探討出疊成骰子塔的順序性，並藉由實際教導同學，記錄每一位初學者對於學習疊出骰子塔技巧的過程，也做為我研究的分析數據。為了更客觀的探究骰子爬升及堆疊的物理原理，我設計並製作一部可調整轉速的儀器，精準探討轉速（或頻率）與杯子傾斜角度、旋轉半徑、骰子顆數、骰子質量以及摩擦力有何關聯性。進而算出摩擦係數，合理解釋了骰子爬升與下滑所需的轉速與理論值之間的差異，更推導出利用摩擦力修正後的轉速，可準確求得骰子在不同傾斜角度、旋轉半徑下爬升或下滑的轉速，讓「賭神」的祕技重新賦予科學的生命。

麻子蛾（Oleparicini），為外來種，最早於印度、斯里蘭卡被發現。而臺灣在1998年台東市有大發生的報導，但為未紀錄種。2011年澎湖也有了大發生的情形，因而興起我們研究的動機。經過飼養及觀察，麻子蛾幼蟲為雜食性，繁殖力強，屬於完全變態之昆蟲，結繭時有群聚結繭特色。發生時期在9~10月，雨季時數量銳減。溫度平均在26℃以上時發育較快，1個月可以完成一個世代；20℃以下時生長緩慢，需3個月才能完成。對照氣候統計，經過2011年11月較多的雨量及12月低於往年的低溫此一異常氣候，造成族群大量死亡，因此大發生為偶然發生之現象，並不會持續發生。毛蟲大發生的影響通常是短期內、小區域特定食草植物被啃食，較少產生嚴重的影響。

由費瑪點的定義（連接所有頂點的距離和最短），偶然讓我們思索，△ABC同平面是否存在點Ｏ，使得OA+OB+AB=OB+OC+BC=OC+OA+CA。我們稱點為「周界點」。利用反演，我們用尺規作圖找出了此點在任意三角形的作圖方法。利用周界點定義藉由雙曲線變動關係找出周界點，找出任意三角形的周界點位置，在用GSP找出任意三角形周界點變動軌跡。進行雙曲線追蹤時，發現此點在某些三角形中可能不存在，我們推導出此點存在的充要條件為：√[a2-(c-b)2]+√b2-(c-a)2]>√[c2-(b-a)2](三邊長c≥b≥a)藉由GEO，我們研究三角形的周界點軌跡和存在區間。我們更進一步探討在平面中不存在周界點的三角形在空間中使能找到周界點。

設計實驗使量筒內的氯化鈉水溶液與純水間有穩定交界面。溶液中的濃度差使電解質的離子發生擴散現象。擴散時，正負離子從高濃度向低濃度移動，以不同的速度同方向進行擴散，造成各液面電荷分布不均，產生電位差。實驗設計一個微型電極，測量不同濃度氯化鈉水溶液與純水間，液/液界面的電壓變化值，開始有電位反應後的3分鐘，每秒讀取擴散電位值一次，每種濃度讀取180個數據，探討離子微觀運動模式。第二個實驗是測量電位反應後，當達到最大電位後連續30分鐘的擴散電位，探討不同濃度的「最高值」與隨「時間」的電位變化趨勢。我們發現液/液界面兩層溶液濃度差越大擴散電位值會越大，當水溶液持續稀釋後，不同的極稀釋水溶液都趨向相同的擴散電位值。