全國中小學科展

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第52屆--民國101年

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。

有(氧)運動-製造氧氣初探

在五上的自然與生活科技課程中,我們發現不是只有胡蘿蔔才能與雙氧水產生氧氣,運用學校營養午餐剩餘的水果果皮─香蕉皮、橘子皮,也能與雙氧水發生作用,製造出使用線香檢驗時有明顯助燃效果的足夠氧氣。秉持著不浪費的精神,我們收集了校園植物的葉子,發現多數都能與雙氧水作用,製造氧氣,其中以咸豐草的效果最好,生長位置低矮,學生易取得;30%的雙氧水50cc與1克的咸豐草就可以產生足夠的氧氣,線香檢驗有助燃效果。值得注意的是:不同採集地點的葉子,會影響氧氣製造量的多寡,所以建議選擇日照時間長的植物的葉子,作為雙氧水的製氧催化物。

蟲來?門都沒有!

經由對米蟲進行習性探討,我們發現米蟲對於米種並沒有特殊偏好,對於色紙、部分色光有反應,只是差異並不明顯,但是米蟲有明顯的趨黑避光行為,會遠離咖啡渣和蒜頭的氣味。利用研究資料,我們歸納出不與米蟲共存的方法為:(1)防蟲從買米開始,要買適合一個月內能食用完畢的米量,留意包裝袋內是否有碎米的粉末。(2)能以太陽的光熱驅除米蟲。(3)利用米蟲受驚嚇後往上爬的行為,在米箱中插入木棍集蟲。(4)善用米蟲的趨黑特性,以黑色濾棉收集米蟲後移除。(5)能以咖啡渣、蒜頭的氣味驅除米蟲。最後結合這些有效的驅蟲方式,製做出可輕鬆更換驅蟲材料的米箱,達到環保、省錢、省時又便利,隨時可驅蟲的目的。

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。

大地主分土地-將正方形切割為四個全等的圖形之方法

要將正方形切割成四個全等圖形,一般最直接的方式為「全是橫向切割」,或「全為縱向切割」,或「中間十字形的切割」,如:。本研究以小學三、四年級所學「面積」概念為基礎,再積極找出將正方形切割為四個全等圖形的其他切割方法,進而求出規律。首先,我們用「切半法」將原正方形分為左右兩半,將左半邊分割成全等的二個圖形後,再複製到右半邊,如此可得到四個等分且全等的圖形。其次,我們發現「回字形分割法」,由中心向外切割成數層,做排列組合,扣除同構的圖形後,和「切半法」做比對,再扣除相同圖形,可得窮盡的結果。此外,我們更簡化出「火車法」,找出部分規律,可推算將邊長為n單位的正方形做四等份切割的方法數。

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。

「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。

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!

踩著波浪舞步的千足蟲-磚紅厚甲馬陸

一年一世代的磚紅厚甲馬陸,每年10~12月是它的繁殖交配旺盛期,在校園各角落都能看到行色匆匆急著找伴的成蟲。屬節肢動物門倍足綱厚甲馬陸科的磚紅厚甲馬陸,在幼年期共會蛻6次長至成蟲;每蛻一次皮身體會長出7節每節有2對腳。多數時間磚紅厚甲馬陸都生活在土壤裡層,消化枯葉腐木成有機質,並讓大土塊變小鬆軟土壤,只在繁殖交配期會出現土壤表層。身體兩側分泌出的酸性驅避液會造成灼傷動物皮膚,驅除螞蟻。

「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。