第52屆--民國101年

投擲一枚一般的硬幣會出現正面與反面，但若給予的硬幣之厚度，足以使硬幣著地後在不彈跳的情況下能夠站立（即出現側面），我們取正面的法向量Ｎ與硬幣質心O到著地點P的向量OP，透過數學的方法來決定正面、反面與側面出現的機率，並討論出正面、反面與側面出現的機率與初速度、初角速度、硬幣形狀的關係。

本研究以降低汙水中重金屬離子濃度，進行吸附與檢測的研究與改進。利用天然環保易分解且吸附效率高的材料－幾丁聚醣和聚麩胺酸(γ-PGA)，探討各種變因下對鉻、銅離子的吸附機制和效果。使用黏附幾丁聚醣的多孔性泡綿，並利用抽濾法，提高吸附的速度及效率，鉻、銅離子殘留率分別可達2.08%、11.23%。更發現一種新型吸附材料幾丁聚醣－γ-PGA複合材料，結合γ-PGA後，有效提升銅離子吸附效果。進一步運用分光光度儀檢測原理，以一個便宜的光敏電阻檢測裝置，結合吸附劑，研發出具「高效率、成本低、即時檢測」的重金屬離子吸附暨檢測之自動循環系統。對於2.0ppm之Cr6+(aq)，10.0ppm之Cu2+(aq)分別循環2、3小時後，殘留率為0.046%、0.074%。

從麵包蟲、大麥蟲、汙水樣本中，我們利用單一碳源(聚苯乙烯)富基培養的方式，與吸光值的生長測定，總共分離出了七株可能可以分解聚苯乙烯的菌，其中又以C1的菌株在好氧培養下，分解保麗龍的能力最佳。另外我們做了16SrRNA基因的定序，並與NCBI(NtaionalCenterforBiotechnologyInformation)資料庫比對，比較親緣關係，也進行Biolog生理測試比對，比較生理特性的差異，發現B1、B2兩株菌株的比對結果皆為Citrobacter屬，且在生理測試方面兩者有相近的特性(附錄三)，但發現兩者資料庫在A1、A2、C2、C3菌株的比對結果不相符，推測可能為這幾株菌株尚未有人進行分類與研究，必須進行更進一步的親緣關係比對。

各種清潔劑的主要成分是界面活性劑，界面活性劑是一個分子同時含有親油基（長鏈碳氫脂肪基），和親水基（鉀、鈉、銨、乙醇胺等）的化學物質之總稱。可分為四大類，即陽離子、陰離子、兩性離子和非離子型。界面活性劑以一定濃度的流體成束狀流下時，會在底部形成小隆起，隨後出現如水花般的彈跳，此現象稱為「凱氏效應」。實驗發現，界面活性劑在滴下的瞬間若無液體在下方堆疊，則無法觀察到此液滴彈跳現象。此外我們想更進一步研究溫度對不同界面活性劑的影響，找出臨界溫度，此時分子間黏合力接近零，表面張力會變小，藉由對界面活性劑的了解可以找出界面化學中，分子間作用力的關係。

在台灣飲料市場的佔有率中，咖啡飲料高居第四名，由此可見咖啡渣數量是非常驚人的。上學期我們在自然課中學到燃燒的相關知識，於是我們決定運用乾餾法，展開「咖啡渣活性碳」的研究！透過實驗與操作，我們研發出「咖啡渣活性碳的製作方法」，也驗證自己研製的「咖啡碳」和活性碳一樣，具有吸附雜質以達到淨水和脫色的功能，更設計出具有環保概念且能實際應用於生活中的相關物品。研究過程中我們花了很多時間討論、設計並操作，為了突破實驗器材的限制，我們也多次前往五金行找尋突破器材限制的改良方法與靈感。師長和同學們都說我們的研究看起來很辛苦，但是因為有許多成長與發現，因此就算再辛苦我們也覺得非常值得。

本研究根據前人對關西隕石坑的研究，初步以尋找隕石坑的確切位置出發。透過實地調查並比較地層結構、研究岩石的成分及製作薄片標本，探討關西隕石坑的諸項性質。從一連串的研究結果發現，當初疑似Suevite的岩石事實上與四寮石十分相近，因此無法當作關西的隕石坑存在的證明，必須尋找其他相關證據以便確認。然而，這些類似Suevite的岩石，或稱四寮石，僅出現在四寮一事，仍顯是關西地質的獨特性。本研究對此類岩石的成分進行初步的研究與探討，並推論出其可能的成因，讓我們對四寮石為何會出現在此地有更深入的了解。

經過我們努力實驗後發現：碳棒淬火可活化碳棒，加以塗抹碳粉後，電能明顯增加許多，並隨充電時間而增加電能，證實活性碳粉增強氫氧電池的功用。使用較多碳粉增加氣體吸附量，但充電時間長或充電電流大，產生氣體太多無法完全吸附利用，會降低充放電能轉換率。使用起泡劑增加電池效能，但亦會增加電阻。加入起泡劑對於硫酸鉀效能較好，硝酸鉀次之，氫氧化鉀增加幅度較小，其中10％胺基酸起泡劑＞10％SLS起泡劑＞10％DBN起泡劑。本實驗增加電池效能處理，包括淬火、電鍍和添加活性碳粉、包覆收集氣體、加入起泡劑氣泡法等方法，可利用國中實驗室電解水裝置轉變為氫氧燃料電池，電能轉換率由0％提高至3.55%，充電5伏特、6分鐘後負載馬達使用24分鐘。

透過小小水珠的結冰，我們發現令人驚奇的神奇現象！加蓋的水珠結冰時，底部與側邊會先結凍，內部的水最後結冰時只好往上頂出，因此形成像桃子狀的可愛冰尖凸。其結冰的過程，通常會有過冷現象，只要加入其他物質使其溶於水，就不會形成冰尖凸了。在有出風口的傳統冰箱下結冰，不加蓋比較不容易形成冰尖凸，冰尖凸的形成與否，深受風向干擾。而水珠的結冰，若是有冰尖凸的，高度的變形比大約為一點多倍，寬度則接近一倍，表示底部與側邊先行結冰時，底面積不會擴張，而是將水往水珠中央頂部推擠，才會形成冰尖凸。若沒有冰尖凸的，則高度與寬度會同步進行膨脹，但高度還是略比寬度多一些。另外，我們也嘗試尋找形成冰釘的條件，並與冰尖凸做比較。

在陶哲軒教你聰明解數學中有一個題目：一個學生在正方形游泳池中央，他的老師(不會游泳)站在游泳池邊的一個角上。老師奔跑的速度是學生游泳速度的三倍，但學生在岸上跑得比老師快，只要學生能到達岸邊尚未被老師追到即算成功逃脫。請問男生能逃脫老師的追逐嗎?(假設兩個人都可以自由移動)。從此題中提出不同的想法，進而去思考不同移動方式與移動距離的關係，並作探討與分析。從在正方形游泳池上的游泳池追逐戰，延伸至在不同的形狀如圓形及正三角形、正五邊形、正六邊形等，並設計與討論不同逃脫路徑中，學生仍能逃脫時老師的速度最大為學生的幾倍。最後推廣到在正多邊形內設計學生逃脫路徑並研究其師生的速度比。

室內植栽淨化空氣的功效已得到證實，在植栽照顧上卻令人感到灰心，光澆水就會造成不少困擾，本實驗探討利用毛細現象自盆底吸水供應植栽生長的可能性，本實驗的結論有幾點：（1）在小花盆底部直接開孔吸水會造成砂土含水量過高。（2）使用「聚酯纖維棒」輔助可加速吸水及增加含水量。（3）調整花盆離水面高度再利用聚酯纖維棒，可設計出適合各種植物的免澆水花盆。