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臺灣

氣孔密度與植物光照需求關係之探討

本研究的宗旨在於探討影響植物氣孔數量和密度的各種可能因素,通過區分植物在光照需求、草木本質地及演化上分類的差異,將其葉片上氣孔密度做比較,觀察這些因素是否會影響植 物氣孔的數量與密度。經由採集校內各類植物葉片氣孔標本、計算氣孔密度,並以統計學的 方 式分析數據後,我們發現陽性植物的氣孔密度和陰性植物有顯著的差異,而耐陰植物則介於兩者之間(其餘的因素如草木本質地及演化分類,在統計上則無甚差異。而在未來,我們也會在影響變因的設定上做更 加嚴謹的設定及個別比較),藉此更進一步探究能影響植物氣孔數量的真正因素。

一筆成型-探討多面體最短步行數

本研究以多面體的「邊」為思考主軸,探討各種多邊形如何利用最短的銅線長度才能串成立體模型及是否可能一筆畫描繪完成,並實際製作多邊形模型浸入泡泡水來討泡膜形狀,研究結果發現只有六面體和正八面體可以一筆畫描繪完成,而串成各多邊形立體模型最短的銅線長度只有角錐和角柱二種立體模型具有規律性並與最少邊重複次數的路徑有關係,而且由邊長推導出N角柱(或角錐)的最短步行長度等於以奇頂點數推導出N角柱(或角錐)的最短步行長度,我們也利用歐拉定理來證明我們的最短步行長度是正確的。

原來如「磁」-自製高斯計及磁力應用之研究

高斯計是一種磁場檢測計,用於檢測磁場強度,像電動機及發電機的磁場強度,影響著功率大小及效率的問題,磁場強度的檢測有助於生產品質精良的馬達。然而一支專業的磁場檢測計的價格相當昂貴,我們希望能探索科學知識並自製高斯計,進而運用在更多的方面。 從改善第一代的擺盪式矽鋼片開始,針對第二代的霍爾元件式的檢測實驗,最後第三代的控制ARDUINO結合LCD顯示介面,成功檢測出磁鐵的極性與強度數值,達成快速與穩定的效果。 在生活應用方面,以線徑0.4mm的漆包線自製電磁閥,實驗測得近600公克的磁吸附力,發現磁場強度與磁吸附力的關係,以及磁場強度與馬達功率的關係,成功實現了高斯計的多元應用價值。

金枝綠葉-綠色能源之探究

生質酒精之酒精濃度、溫度、糖度及pH值都會影響或抑制酵母菌的發酵。以廚餘米飯來製備酒精最佳重量比例為酵母菌:米飯:水=1:100:100,環境條件為pH=6、溫度25℃為佳;有些水果成分中含有抑制發酵之成分,故不是每種水果皆可發酵酒精。甘蔗實施三次蒸餾後酒精度可達70%,最佳重量比例為水果酵母菌:甘蔗汁=1:50,環境條件為pH=6、溫度15℃為佳;茶葉酒精則以發酵度較少之茶葉與其梗為原料較佳,茶葉之枝比葉好-金枝綠葉,前處理以0.5%KOH加5%Ca(OH)2在60℃超音波震盪1hr後以微波加熱90秒,再加入硫酸調至pH<1,超音波震盪1hr再放置24hr以上等步驟為最佳前處理水解糖化程序。

地震疏散有一「套」-自製防災頭套保護效果之探討

本研究發現市售的防災頭套在受到掉落物體撞擊時,保護效果其實並不好,只能抵禦很輕並且不高的掉落物,若是地震發生時,手邊剛好有其他的護具(如機車安全帽等),應該優先使用護具,如果沒有護具,則建議選擇堅硬的材質當作外層(例如精裝書、塑膠、不鏽鋼等),內層墊著手邊有的任何3cm厚的緩衝材(如記憶枕、毛巾衣物、氣泡袋等),效果都比防災頭套還要好喔!也可以利用資源回收的材料按照我們的研究結果自己製作不花錢的防災頭套,讓你面對地震時也有一「套」!

音速小子 - 不同氣體及氣壓對於音速的影響

對於在理化課聽到的物質密度愈大,聲音傳播速度越快,溫度越高音速越快,公式v=331.5+0.6T是溫度對聲音的關係,提出了質疑,本作品利用在盒中裝設超音波感測器來驗證v=331.5+0.6T的準確性,以及在不同的氣體,不同氣壓下音速的改變,得出氣體平均分子量越大,聲音傳播的速度越慢的結果,而氣體中氣壓愈大,聲音傳播的速度就越快。

費馬多邊形數定理之延伸探討

本研究旨在研究費馬多邊形數定理(任意非負整數必可表成k個k邊形數的和)的一般化情況,也就是說,任意非負整數是否能表成給定的二次多項式數列中所選取的γ項和。以數學模型敘述,就是探討對一個已知的二次多項式an2+bn+c,是否可找到一正整數γ,滿足∀x∈N∪{0},∃α1,α2,…αγ,使得x=∑γi=1(aαi2+bαi+c)。 本作品主要探討若此探究模型存在,那麼數列〈an 〉的一般式an2+bn+c與γ值之間會存在什麼關係,並期望能運用一個簡潔明瞭又一般化的數學式表示。本文亦提供另一個數學模型,探討γ值與某些特殊係數a,b,c之間的關聯性。而本文探尋[a/2]n2+[b/2]n+1,a∈N,b∈Z,a+b≡0(mod 2)(此為本文主要探討的二次式),求得此二次式所對應之γ值的方法為先令p=[2a/(a+b)]+2,再藉由所建立的模型二,求出[(p-2)/2] n2+[(4-p)/2] n的γ值,接著再用所建立的模型一來求得[a/2]n2+[b/2]n+1的γ值,進而依循此方法最後得出任意形如[a/2]n2+[b/2]n+1的二次式之γ值。

可重複使用之新型固體酸在藥物合成與生質能的催化應用

生質能源是最佳的能源之一,而固體酸觸媒最能符合綠色化學,因此本研究要開發一種可以水解纖維素得到生質能的固體酸觸媒。將芳香族X與3-氯丙基三甲氧基矽烷反應,產物嫁接至中孔洞SBA-15-p上,再進行磺酸化,得到固體酸TPS-SBA-15-p,將其應用在催化酯化反應及阿斯匹靈的合成,催化效果優於已發表的固體酸觸媒。將TPS-SBA-15-p應用在催化水解纖維素,2 g纖維素與0.5 g觸媒在不鏽鋼高壓反應鍋中加熱至150°C反應7天,轉化率達75.7%,主產物為乙醯丙酸及癸烷,兩者碳數佔全部產物碳數的64%,乙醯丙酸的用途很廣,而癸烷是汽柴油的成分。另外,TPS-SBA-15-p具有兩種催化活性位置,此兩種催化活性官能基具有協同催化作用,因此很容易催化水解二噁烷(dioxane)及苯甲醚,也就具有催化水解纖維素的能力。

換心手術― 從三角形出發探討N邊形多心性質之研究

本研究從許多幾何研究中讀到「頂外三角形」的研究,我們延伸的「頂內三角形」、「頂垂三角形」以及尤拉線,這四個主題出發,展開研究,試圖串連這四個主題,讓「頂外三角形」不再孤單。 除了探討頂內三角形之外心、頂外三角形之垂心、頂垂三角形之內心與原三角形之內心、外心、垂心共點問題外,更進一步研究頂內三角形之尤拉線、頂外三角形之尤拉線、頂垂三角形之尤拉線與原三角心尤拉線彼此間的關係。 我們更研究出驚人的發現:頂垂三角形之三頂點與原三角形之三頂點六點共圓,並且頂內三角形、頂外三角形、頂垂三角形之尤拉線必與原三角形之尤拉線交於原三角形之外心。 發現令人興奮,應用產生價值,我們努力利用研究的發現,研發其在工程、產業、通訊、交通上的應用。

深入「笛」境~ 自製塑膠管樂器之開發與原理之探討

本次研究利用打氣機及簡易的變壓器製作可調整流速的裝置,透過自製的排水集氣及水位平衡裝置,成功測量出流速大小。利用示波器截取聲波的資訊,再用Excel進行傅立葉分析,可以找出複合音的頻率。我們自製塑膠笛發現,頻率的大小與氣流流速、氣流到尖劈的距離、空腔體積、指孔大小皆有關聯,於是我們製作不同的塑膠笛,找出它們之間交互作用的關係,最後推出頻率之通式,再用此方程式找出音階,設計了伸縮笛、合音笛伸縮版及指孔版等三種樂器。最後利用透明塑膠管和乾冰,觀察空腔共鳴時,內部氣流的流動情形,找出塑膠笛頻率振動的原理,和實驗結果互相呼應。