全國中小學科展

第52屆--民國101年

「蕉」慮變「膠」傲-香蕉果膠的探討與應用

在台灣香蕉是最常見的水果,而當香蕉出現滯銷時,有人利用它烹調成食物、加工製成蛋糕或乾燥成脫水食品等,但由於香蕉消耗量不大,這些做法都緩不濟急,唯有快速製成果膠,不但保存容易且運用範圍極為廣泛,才能在香蕉腐壞之前善加利用,避免被丟棄的命運。在實驗的過程中,我們發現在台灣盛產的水果以香蕉果膠含量最高,而且果皮及果肉均含有豐富的果膠質,我們發現把香蕉切碎使表面積增加,能萃取出較多的果膠,而成熟的香蕉果膠含量最多,實驗過後剩餘的香蕉殘渣仍具有環保價值,它可以製造液態肥及有機堆肥,對於植物的生長有很大的幫助。

自動化節能飲水機

改良傳統飲水機總量加熱模形,採局部加熱方式僅將所需飲用量做加溫動作,以達到節能省電目的。而使用人機介面(觸控螢幕)操作,讓操作更便利,符合人性化需求,並且應用高職機電整合實習課程,將所學PLC可程式控制和迴路設計製作出讓不同喜好的使用者,依需要取得不同溫度的熱水或是溫水,並且能夠定量供水。

那些年我們一起誤解的乾冰

許多人都看過園遊會上的乾冰汽水,將乾冰投入汽水中會產生大量的白煙,投入水中也可以看到相同的情形,對於此一現象,科學的解釋是乾冰昇華吸熱,促使水蒸氣凝結產生白煙,然而在本研究的實驗中發現並非如此,本研究以實驗的觀察對科學家的解釋提出反駁,並提出充足的證據以供佐證。

七彩的白色小球-探討奈米自組裝變項的交互作用

光子晶體製程,是以苯乙烯為單體,十二烷基硫酸鈉為分散劑,過硫酸鉀當做起始劑,提供自由基誘發自組裝聚合反應,形成奈米到微米級的白色聚苯乙烯膠態溶液。將此膠態溶液滴於玻片上,以50~55℃加熱,在蒸散過程中,藉由毛細、界面力作用,自組裝結晶,從無序結構,變成有序的聚苯乙烯光子晶體,透過光照呈現艷麗色彩。由探討製程條件,發現: 1.加熱時間、溫度、單體濃度、分散劑與起始劑濃度,會影響自組裝晶體球尺寸 2.由球體自組裝變項,歸納製程間的交互作用 3.由球體尺寸對色光波長折射,發展簡易尺寸檢測法實驗發現:利用變因間的交互作用,除簡化流程,降低製作難度外,還可調配製造出不同尺寸的聚苯乙烯球,進而自組裝出各種顏色的光子晶體!

以Na2S2O3取代Na2S2O5之秒錶反應研究

利用Na2S2O3取代Na2S2O5進行秒錶反應實驗,發現硫代硫酸鈉在酸中的穩定性比焦亞硫酸鈉高,並進一步研究[KIO3]、[Na2S2O3]及[H+]與反應速率(R=-Δ[Na2S2O3]/Δt)之關係,求得反應速率定律式R=[IO3-][S2O32-]2[H+]。另嘗試以光電計時器取代碼錶與眼睛判讀顏色變化的計時方式,結果發現以光電計時器並配合適當反應槽,對反應速率的測量是可行且再現性佳。

機車停等紅綠燈油耗之探討

本研究主要從量測機車怠速與啟動的各種數據,從成本和油耗的角度探討紅綠燈停等的秒數到多少以上,應該熄火才符合效益。在實驗的過程中,我自行設計了各種不同的量測設備和實驗步驟。相較其它學校和機構的量測方法應該較為簡單,準確及直觀。同時我也考量了機車啟動的損耗,增加考量的因素,希望得到一個較準確的結果。我的研究發現:重新啟動一次需要0.01元(啟動馬達)+0.006元(啟動盤)+0.008元(電瓶)+0.009元(油費)=0.033元,而這0.033元約等於怠速17秒的油錢。換句話說,騎乘機車停等紅燈,或是必須暫停怠速,如預期超過17秒,即建議熄火。

解上上鉛

在高中實驗課本中有[氯化鉛溶解度積]實驗,但不同課本所提供PbCl2的Ksp值有相當大差異,故本研究除了將課本中所述的三種實驗方法驗證過,另加入四種不同實驗方法,一併作比較。研究中的七種實驗方法分別為:由氯化鉛溶解量推求(溶解度法)、三種沉澱法(形成PbSO4、形成PbCO3、形成PbCrO4)、三種滴定法(莫爾法、間接柏哈法、法揚士法),由實驗數據顯示,除了溶解度法數據有較大差異,其餘六種實驗方法所求得數據相當接近,故我們由實驗證實PbCl2在25°C下的Ksp值為5.6x10-4 本研究也對所應用七種實驗方法的優缺點作一比較,又實驗過程中,溫度的改變會影響溶度積大小,因此實驗中我們改變數種不同溫度來測量氯化鉛溶度積,將所得數據一併作比較。

百黏好合-動物性與植物性蛋白質製成蛋白膠水的探討

本研究探討由奶粉及黃豆製作合乎環保需求天然蛋白膠水的可行性。在奶粉或豆漿中加入食用醋,產生凝固物,經分離後,以小蘇打調整至中性,即生成牛奶酪蛋白膠水或植物性大豆球蛋白膠水。研究中以黏著物體能承載彈珠顆粒數(重量)的重力拉扯來評估其對不同材質的黏著力,並以接著物體浸泡酸鹼液體後的承載重力拉扯來評估其耐酸鹼特性。結果顯示:以室溫萃取蛋白膠水黏性最佳,黏著時間愈長,承載重量能力也愈高;測試黏於木板24小時後,可承載7~9公斤重;浸泡實驗中,亦可承受2.5公斤重以上,其黏著能力勝過工業使用之樹脂膠水。因此天然蛋白膠水的製備是可行的,它以常溫製作無毒性、合乎環保需求。若以過期奶粉來製作,更是資源再利用。

「蜊」大無窮-文蛤(Meretrix lusoria)生態資料及閉殼肌拉力探討

本研究探討文蛤的生態資料與影響閉殼肌拉力的原因。分組實驗中,分成四組:10g以下(30個)、10-15g(46個)、15-20g(32個)和20g以上(17個)四組,總數128個;臺灣蜆分成兩組,共29個。新鮮度實驗中發現在活活的組別比值(高頻/低頻)均高於死死組別,顯示可從聲音辨識文蛤的新鮮度。拉力實驗中,(1)文蛤的拉力為2117g,臺灣蜆為1368g,影響最大的是蛤肉重量。(2)單位拉力會隨著總重而遞減。(3)蛤肉比例在10-15g有最高比例(18%),臺灣蜆為18.7%。(4)兩物種的蛤肉含水量約為50%。(5)閉殼肌斷裂位置90.7%發生在鈍端,臺灣蜆則接近50%。(6)文蛤閉殼肌平均重量為0.18g(尖)、0.07g(鈍),比值為2.57,臺灣蜆尖端為0.036g,鈍端為0.023g,比值為1.67,顯示一般人認為文蛤閉殼肌兩邊相似是錯誤的。

雙『蟀』對決-台灣大蟋蟀與黃斑黑蟋蟀型態比較與行為探索

體型最大的台灣大蟋蟀雜食偏植食,穴居在砂土中,一年一代。會挖多樣化的地道,常呈Y字形,有主通道和通氣孔。洞穴深度、直徑隨齡數增加而增大。夏秋交配,雌、雄成蟲在同地道,另闢通道產卵,以卵越冬。齡數愈低,跳高能力較佳。成蟲耐水程度高。翅膀有兩塊黃斑的黃斑黑蟋蟀雜食偏肉食,草棲,一年3~4代,有褐色型與黑色型兩種。褐色型蟋蟀步足呈深褐色與生活在土壤有關。交配時公蟲在下、母蟲在上。齡數愈低,跳遠能力較佳。蟋蟀前足可攝食或挖土,前足的脛節有聽器,後足可彈跳,有咀嚼式口器,革質上翅及膜質後翅。母蟲產卵在土中,腹末尾毛幫助產卵。兩種蟋蟀的若蟲蛻皮七次變為成蟲,幼年高死亡型。皆趨光,偏好藍光,不喜好黃光。