全國中小學科展

臺灣

恰北北超給力—磁極與磁力對種子萌芽生長的影響

本實驗主要探討強力磁鐵磁極與磁力對綠豆萌芽生長的影響。植物生長要素有:水分、陽光、空氣和土壤,但對於磁力因素的影響,相關研究資料並不多;所收集到的報告,大多著眼於磁力大小或磁場強度因子,並未考慮到磁極對植物的影響。本實驗嘗試利用強力磁鐵的不同磁極(N及S)與不同磁力大小,觀察對綠豆萌芽與生長的影響。在綠豆生長過程中,N極對於綠豆株長度約有46.11%的生長促進效果,而S極約有16.07%的生長抑制現象。另以市售標榜「促進血液循環、消除疲勞」之醫療用磁力貼進行檢測與實驗,結果發現磁力貼之皮膚接觸面全為N極且亦有促進綠豆萌芽生長的現象,與本實驗結果「N極促進;S極抑制」推論,相當一致。

臺灣民眾對死刑意向的趨勢研究-以1992年~2018年的民意調查為例

本研究目的主要是利用完整的質性及量化資料來探討臺灣大眾對死刑意向的趨勢研究,以及分析臺灣歷年來的死刑變遷及影響。研究中以多元迴歸分析(Multiple Regression Analysis)、卡方考驗公式(Chi Square)、相關係數(Correlation coefficient)分析臺灣大眾對死刑意象的趨勢研究,研究後發現臺灣歷年民意調查結果與社會多重變因皆有關連。 為避免本研究接收到不準確的民意調查資料以致影響其分析結果,本研究同時採用官方和民間所提供之民意調查資料以確保分析結果的公信度,再透過本研究之各項工具分析其趨勢及變因相關性,依照數據顯著與否來推論結果。 本研究希望從各項研究數據中探討影響臺灣民眾對於死刑支持與否的因素,讓民眾更加了解死刑這個刑罰制度,也使民眾能更加理解刑罰的意義與功能為何。

以奈米銦顆粒或鈉離子修飾竹子導電作為新型熱電材料之研究

熱電材料的條件為導熱差,電導率高的材料,此特性可將熱能轉換成電能,為一新興的再生能源。竹子生長快,為一導熱差的材質,但電導率低。本實驗將野生孟宗竹加工裁切,浸泡於飽和食鹽水加上奈米銦顆粒(73mg/ml)環境中,以高壓蒸氣(121℃、1.1 atm/cm2)處理40分鐘後測量處理前後其電阻變化、增加兩端溫度差及電壓改變的電流密度、增加溫度改變的電流,及熱導率等,並以複式顯微鏡觀察,確認奈米銦顆粒的確有進入竹子維管束內。實驗結果顯示,以飽和食鹽水及奈米銦顆粒高壓蒸氣法處理的竹片,相對於對照組,電導率上升了約1706倍,但熱擴散度只上升了約10%,熱電優值(Thermoelectric Figure of Merit) ZT為 0.059。本實驗方法有效提升竹子的電導率,證實竹子是一個有潛力的新興熱電材料。

揭開柳橙甜度的秘密

如何提高柳橙的甜度?研究證明柳橙以不榨汁的方式放置一段時間,時間越久糖度越高。酸鹼變化不大。降低溫度可提升柳橙的糖度,溫度越低糖度越高。施加二氧化碳後,壓力加得越大,糖度越高。讓柳橙變甜的方法依序為:「二氧化碳加壓」>「放入冰箱」>「放置時間」,但如果三者同時進行效果更明顯。經過加壓處理的柳橙,在30分鐘後,糖度都沒有變化。加了二氧化碳的柳橙之所以變甜,可能是因為氣泡讓柳橙的果粒有裂痕甚至凹凸不平,有些爆漿的感覺,在氣泡不斷冒出的過程破壞果肉,讓柳橙變甜。加入1%的蔗糖轉化酶,就可將蔗糖水解成果糖與葡萄糖,使柳橙汁糖度提高。運用方法提升柳橙甜度,做成好喝的氣泡飲,是消暑的利器喔!

幻想濾鏡:人工神經網路實現手機拍照增強

自動影像處理一直是個熱門的話題,目前已提出許多提升手機拍攝照片品質的方法。在這份研究中,我們建立GAN模型,嘗試消除手機於夜間拍照時照片中的噪點,並且提升照片畫質。我們先用非成對數據訓練CycleGAN,利用CycleGAN由高品質圖片產生對應的低品質圖片,再使用此數據訓練生成器,藉此達到降噪以及提升畫質的效果。藉由我們的模型,使用者可以透過簡易的方式,有效地去除手機拍攝夜景照片中,惱人且難以消除的噪點。據我們所知,我們的研究是目前最方便且有效的方式,為自動影像處理開創嶄新的道路。

迪化汙水處理廠降解雌激素之菌種純化

雌激素為一種固醇類的環境賀爾蒙,若水生動物長時間暴露於低濃度的雌激素中,即會導致其生理及行為異常。我們企圖從迪化汙水處理廠中分離純化出能有效降解雌激素之菌株,希冀了解這些菌株的生理特性與降解雌激素的能力。首先在活性污泥中加入高濃度雌二醇(1mM),以增進雌激素降解菌在菌群中的比例,接著利用十倍序列稀釋進行菌株純化。培養期間以薄層層析檢測雌激素降解活性。隨後以固態培養基培養法取得單一菌落,並進行聚合酶連鎖反應及核酸定序。之後我們亦將純化出之菌株進行其他固醇降解測定。目前純化出一株Novosphingobium屬的變形菌,其為一新的菌種,確實能降解雌二醇及其他固醇,包含雌酮、雄烯二酮、膽酸、孕酮和睪酮。然而,其並不能降解乙炔雌二醇。該菌株具有修復受汙染環境及製備雌激素相關藥品之應用潛力。

水與砂的華爾茲-地震時建築物在不同含水量的土壤中沉陷量之研究

地震常伴隨發生土壤液化。我們發現除了飽和土壤的液化會使土壤失去支撐力而造成建築物沉陷之外,土壤的強度也會隨含水量不同而變化,此現象是受到水的表面張力在土壤顆粒之間產生的基質吸力所影響。我們為了瞭解土壤中含水量影響的情形,設計相關實驗,以建築物的沉陷量檢測土壤的強度變化。實驗推知:當土壤部分飽和時,因水的基質吸力而使土壤強度增強;土壤粒徑越小時,基質吸力愈大,使土壤強度增強;在地震加速度介於150~600gal間時,加速度與建物沉陷量呈線性關係。而在天然土壤中,因含有扁平、粗糙的板岩碎屑、以及細粒的黏土,均導致土壤強度較純石英砂強。希望本實驗資料配合地質調查,可以更有效的掌握填海造陸、填方、河川地區的土壤強度。

螂吞虎嚥-探討嗅覺及味覺刺激對蜚蠊口器、唾腺及砂囊的影響

本研究以不同濃度各種溶液作為嗅覺與味覺刺激,探討人體與蜚蠊的辨識率與口器反應,發現蜚蠊口器的嗅覺受器極為敏感,大致呈現劑量效應(dose response)趨勢,且可偵測人體無法辨識之揮發性極低的物質,且具熱量之營養物質可增強口器的反射行為。此外,利用記錄組織電位變化的方式,我們發現餵食蔗糖溶液時,蜚蠊唾腺放電反應減弱,推測蔗糖會抑制唾腺分泌水樣唾液,避免稀釋酵素濃度影響消化分解;餵食麩胺酸及醋酸溶液時,唾腺放電反應增強,推測其會引發唾腺分泌水樣唾液,稀釋過高濃度的溶液。而餵食蔗糖溶液時,蜚蠊砂囊放電反應減弱,推測蔗糖會抑制砂囊肌肉收縮;餵食麩胺酸溶液時,蜚蠊砂囊放電則增加,推測麩胺酸會增加砂囊肌肉收縮,以利磨碎食物。

面面俱到-雙面太陽能電池

本研究主要探討如何增加太陽能電池的效能,我們研究如何讓陽光同時照射上下兩片太陽能板並且能夠自動轉向太陽的裝置。一般的太陽能電池為單面受光,我們設計了雙面受光的太陽能板,上下兩面太陽能板皆能照射到光,如此可以節省成本及增加效能。 為要達到最佳的光電轉換的效能,實驗透過兩組光敏二極體測量四個方位的光照值,透過程式的計算並命令伺服馬達轉到目標角度,使太陽能電池板面始終保持垂直面對太陽的狀況。 由實驗結果得知,太陽能電池藉著自動轉向機構確實比固定角度的機構更能得到好的光電轉換效能,並且藉著鏡面的反射,背面的太陽能板亦能得到太陽光的照射,因此,實驗結果達到我們預期的效果。

金山神祕海岸浮石事件解密

浮石是一種多孔的火山碎屑岩,氣孔佔總體積很高的比例,因此能浮在水上。本研究針對臺灣新北市金山區神祕海岸所出露沉積層中的浮石進行探討,藉由閱讀文獻、實地考察、採樣、實驗分析等方式,來瞭解浮石的化學組成、礦物種類及可能形成機制與搬運途徑。依照化學成份分析及礦物種類比較結果顯示神祕海岸的浮石與日本、菲律賓的浮石較無關聯,最可能是來自台灣地區並由台灣北部大屯火山系或觀音山噴發所造成。至於其搬運方式,沉積物粒徑大小分析的結果顯示浮石是經由力量強大的海洋搬運作用攜至當地沉積。綜合上述,我們認為金山神祕海岸的浮石最有可能的生成方式為:1867年,由與大屯火山有相同岩漿系統的海底火山噴發出,接著此火山爆發所引發的海嘯將浮石帶至神祕海岸進行沉積。