第52屆--民國101年

雨水與灰塵時常對建築物外牆造成污染，本研究希望設計出防止外牆污染之裝置。首先，為了模擬污染情境，自行設計組裝一套「擬真裝置」，此裝置包含三大部分：雨滴生成器、抿石子試體、灰塵產生器。將抿石子試體以灰塵產生器進行落塵處理後，放置在雨滴生成器下方，實際模擬出雨水與灰塵對外牆造成污染之情境，結果出現「逕流污染」及「飛濺污染」現象。接著，測試各種防止污染的方法，由實驗結果顯示，採用「U型防污設計」將污水導流至排水管，可防止「逕流污染」；採用「60°斜板組件」，可防止「飛濺污染」。最後，我們整合「U型防污設計」及「60°斜板組件」，自行設計組裝的「防污裝置」可有效防止「逕流污染」與「飛濺污染」。

台灣馬口魚是分佈於台灣西部溪流上游的常見特有種，牠是溪釣客熟悉的魚種，但針對台灣馬口魚的學術研究卻很有限。本研究主要探討台灣馬口魚在人為飼養環境下對溫度的選擇、群游行為、選餌行為以及咬餌高度，依魚的體型大小及性別的差異，進行深入的分析。研究結果顯示三年齡的大型馬口魚與一、二年齡的中小型馬口魚成魚在選溫、咬餌率及咬餌時間等方面，均有不同，且控制魚群的整體游動趨勢，顯示台灣馬口魚為了適應台灣溪流生態環境，已發展出特有的行為，值得進一步探索。

根據前人實驗研究及文獻記載證明果蠅具有視覺及嗅覺，且能分辨不同顏色及氣味。我們想了解不同水果吸引果蠅的原因是否和顏色、氣味或甜度有關。結果顯示果蠅對紅色、黃色有所偏好，這也顯現在其所喜歡的水果上面，例如草莓、橘子、香蕉。使用人工香料做實驗，我們發現果蠅能感知的濃度為百分之一，且果蠅最喜歡草莓香料，果蠅可將水果氣味及其外觀顏色產生記憶。探究果蠅對不同甜度的喜好時，得知高濃度（1M）的蔗糖溶液及高甜度的水果（香蕉）皆較吸引果蠅，可見甜度會影響果蠅對不同水果的喜好，且甜度與氣味對果蠅的吸引具有加成效果。綜合上述結果，得知顏色、氣味及甜度皆會影響果蠅對不同水果的喜好；不同水果吸引果蠅的因素不盡相同。

紫蘇會出現紅葉或綠葉甚至交雜出現的現象，而綠葉品種的白蘇並無此現象，是什麼因素造成？本組以「光照時間、不同色光、照射部位、土壤酸鹼度」來探討紫蘇葉的顏色變化。實驗中發現：葉中紅色部分會從葉脈開始變色，然後由葉脈附近擴展到整片葉子，其中葉背又比葉面快變紅；葉子變綠時會先從葉緣往內開始變綠，最後葉脈才變綠，其中葉面又比葉背快變綠；適度光照(12、16小時)紫蘇，紅色產生的快且紅，光照少則紅色不易出現；照射單一色光時，藍色色光最有利於紫蘇色素產生，雙色光比單一色光更容易使葉片變紅；紅色色素的產生並不受其他部位的葉子的影響；土壤的酸鹼度，對紫蘇葉片顏色的產生沒有影響。

我們發現味噌湯靜置時會呈現特殊的圖形，經研究發現可能與熱對流有關，便針對與其形成之圖案展開研究。我們的研究主要在探討各種環境上的變因(例如：流體的「濃度」、「厚度」與「溫度」)對對流胞的形狀、大小與溫度分布的影響。此外，我們也針對「不同溫度之液體混合」，以及「外加不同溫度之固體」對對流胞形成的影響。之後，我們改變液體的「黏滯性」，將實驗流體換成的組合，分析討論其對流胞與矽油所產生的對流胞之間的差異。希望能對「對流胞」的形成有進一步的認識，以便將來從事相關研究（如大氣、地球地函的活動等）時能有更深入的了解。

符合畢氏定理X12+X22=X32的正整數解(X1,X2,X3)我們稱為三元畢氏數；符合N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn－12=Xn2的正整數解(X1,X2,⋯,Xn－1,Xn)被稱為N元畢氏數。本研究更正陳揚叡同學在台灣2008國際科展中對N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn－12=Xn2所提出的N元畢氏數一般解，並利用對圓點方陣的降階分奇偶數組加以探討，其中，奇數組是在(M+1)階方陣中透過一次降一階來探討三元畢氏數中X1＝2k+1的情況，而偶數組是在(M+2)階方陣中透過一次降二階來探討三元畢氏數中X1＝2k+2的情況。在獲得初步的成果後，又藉著直角三角形的擴充依遞迴定義的方式來進一步來探討N元畢氏數。最後，我得到N元畢氏數(X1,X2,⋯,Xm,⋯,Xn－1,Xn)的關係式(表一)。

樹居舉尾蟻（Crematogasterrogenhoferi）是台灣常見的樹棲性螞蟻，擁有完整社會結構的牠們必須有系統地分工、特別是有效率地尋覓食物以維持整個族群生存。過去文獻已提出螞蟻會用費洛蒙留下覓食記號，卻少有針對他們的覓食策略提出探討，故本實驗設計諸多模型欲探討舉尾蟻的覓食行為。我們嘗試以糖水或含糖水果餵養整個舉尾蟻巢，發現牠們不僅喜愛且會選擇最短路徑以到達食物源，並對食物源的位置有一定時間內的記憶性，實驗顯示可能是藉由空間物像、食物源顏色、地磁方向、重力方向與食物氣味等輔助記憶；一旦覓食過程遇到障礙時，舉尾蟻會彼此通知並嘗試突破障礙繼續前進。在面對不同覓食狀況的刺激時，舉尾蟻的反應竟充滿我們意想不到的智慧，值得未來繼續鑽研與探究。

太陽能發電塔（SolarTower）是未來最新一代的潔淨能源。但從報章雜誌和科技網站上所揭露的有限資訊，我們仍難以一窺其全貌。本研究希望能透過模型的設計、製作及情境的模擬，由內而外的進一步探索太陽能塔（SolarTower）的熱氣流特性及其相關變因，並嘗試運用其他物理方法來改良太陽能塔的運轉性能。實驗研究發現：塔徑、塔高、集熱板面積、集熱棚底角、入口間隙等內在變因以及光源強弱、管端溫差、管端氣壓差等外在變因均會影響太陽能塔的氣流強弱。利用加設導流錐、篩選溫室採光、改善集熱板鋪面材質等物理方法均能有效提升太陽能塔的運轉性能。此外，在實驗過程中我們也意外發現：太陽能塔在尺寸上若採集熱板半徑/塔徑（R/Φ）比值為6.54〜6.60的設計，也能獲致相當理想的熱效能。

我們發現在加熱板上製造出溫差，並滴水在加熱板上，水珠會由高溫往低溫處移動的現象；我們判斷在較高溫處所產生的蒸氣氣膜厚度較低溫處厚，使水珠向低溫處傾斜，導致水珠往溫度低處移動，由本實驗得高溫板上水珠會向較低溫度方向進行散射現象(以上敘述貼合研究動機圖示)。水珠在溫差20℃最高可以爬上0.3度的坡度，且溫差越大水珠能攀爬的坡度也愈大。在水珠碰撞的部分，根據我們實驗結果，在高熱板上滴水可以形成水珠並進行碰撞與移動。藉由控制溫度及水珠大小找出其對恢復係數的影響，證明在固定溫度下水珠大小的增加，會造成水珠的恢復係數e隨之遞減；而隨溫度的增加，則水珠的恢復係數e會隨之增加。

台灣水庫淤積問題相當嚴重，總淤積量約蓄水容量的17.44%，高達479,000,000m3，並持續淤積。而當清除水庫淤泥時延伸出的淤泥棄置問題及工程棄土問題，我們擬定一種加勁磚，以淤泥或工程棄土為主要填充材，添加第一型水泥為黏結材，加入適當水量可製成景觀磚，但因土體強度不足，而透過天然植物及環保回收料作為加勁材，藉此強化其抵抗外力之能力，達到減少淤泥或工程棄土問題兼具資源再生之功效。研究目的為探討使用淤泥或工程棄土，添加兩大類加勁材(天然、環保類)，研究加勁材對土體之抗壓、抗拉及抗折強度提升率之影響因素。經實驗模擬後，發現水泥添加量(W/C=2.0↓)與養護齡期(7天↑)為強度提升率之主要因素，而土體之握裹力以纖細加勁材具有最佳強度提升率。