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臺灣

「食.石」-石煮火鍋石材選用之探討

石頭火鍋為阿美族的傳統美食,石頭火鍋的烹煮方式稱為石煮法,石煮法顧名思義是將石頭加熱後置入水中加熱,為阿美族人的生活智慧,因為有這種熟食方式,讓阿美族人出門在外無須攜帶任何餐食,只要找到烹煮材料,便可以就地炊事,是十分重要的傳統文化。 本研究試用了九種不同種類的岩石進行實驗,分別是蛇紋岩、花崗岩、石英岩、安山岩、片岩、玄武岩、大理岩、白雲母片岩及板岩,再以溫度、TDS、PH和加熱後變化等方面來比較這些石材,針對各種實驗的結果,進行分析及探討,並找尋出哪一種石材最適合加熱石頭火鍋。經過分析及整理,蛇紋岩的加熱速度,溫續、水質、碎裂情形等,大部分優於其他岩石,是九種岩石中,最適合用來烹煮石頭火鍋的石材。

創意domino骨牌接龍

本研究旨在創造一全新的domino質數接龍遊戲,並探索遊戲背後的數學規律及遊玩的策略,研究發現: 1.1是最好用來防守的數字,接著是0、3、5,再來是2,最後是4、6。 2.研究發現上家的牌組數字a+b等於4、6、8、9、10、12時比較有效可以攻擊下家。 3.從修正分析的表格中,研究者把a和b重複的應對牌組數字刪除後,可以發現第一、二、三名都是奇數牌組數字,分別為第一(4,5)、第二(1,2)、第三(0,5)、(3,6)。 4.研究也依據實際驗證發現一簡單牌組數字攻略:[(偶,偶)、(奇,奇)、(偶,奇)的牌組數字的應用]。 5.規則修正後可有效避免運氣的干擾,並發現下家(c,d)牌組數字防守率較佳的條件有二:c或d >1和c或d< 3。

神清氣爽-鼻子「蒸的」就通了

為了改善國小學童鼻塞問題,本研究首先以問卷調查194位四五年級學童鼻塞情況,再徵求30位自願者參與中藥薰蒸實驗,比較實驗前後鼻子噴氣使麵粉與衛生紙球移動的距離差異來評估鼻塞改善情形,最後請受試者回饋。 問卷中發現62.9%學童有鼻塞困擾,一星期中鼻塞發生天數為七天的人佔31.1%。一年中在冬季鼻塞最嚴重的人最多佔35.6%,完全沒有鼻涕的人只佔20.6%,最常見透明鼻涕佔44.3%。 紫蘇、白芷、薑、薄荷、艾草、辛夷六種中藥都能對鼻塞改善有所助益。辛夷、白芷的效果最佳,薄荷次之。溫度越高薰蒸鼻子效果越好。薰蒸5分鐘就能減輕鼻塞症狀,5到10分鐘成長幅度趨緩,十分鐘後差異不大,故建議薰蒸時間為10分鐘。受試者回饋有83%肯定中藥薰蒸的效果。

雞糞採礦—磷回收最佳化

磷在生活中不可或缺,而磷礦只剩下90年的含量,磷的回收對於環境的永續性有其必要。 本研究先以王水加入日本與臺灣的堆肥雞糞(CCM),使用感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP)測定CCM中的磷含量。以不同濃度及種類的酸進行酸溶鹼沉法的酸溶部分,將磷溶解並以ICP測定其含量,挑出最適合的酸種類及濃度。之後調整溶液pH值使磷酸鹽沉澱,找出最適合的pH值,讓Ca5(PO4)3OH的產量達到最高。 比較後,發現兩種CCM的組成元素含量不同,但費時差距不大,代表未來廠商能多方收購雞糞。酸溶實驗中,考慮HNO3(aq)帶來的氮汙染問題,最終決定以HCl(aq)為溶解用的酸。鹼沉澱的實驗中,本實驗將濾液加入CaCl2(s)使其沉澱,再溶解結晶並用ICP測其磷含量,最終日本CCM可回收92%的磷;台灣CCM回收90%的磷。

熱鍋上的舞者-聚丙烯酸鈉的Leidenfrost效應分析

將水晶寶寶放置於加熱板,會不斷跳動並發出高頻聲音。本研究透過錄音及錄影進行分析,探討其跳動的原理及特性。研究發現:水晶寶寶於加熱板溫度80°C開始出現穩定跳動,並發出高頻聲音。溫度越高,跳動高度越低且聲音頻率越高。並發現水晶寶寶為符合虎克定律之彈性固體,其聲音頻率與√k成正比,符合簡諧運動的型式。進行動力學分析發現,水晶寶寶於加熱板撞擊之恢復係數穩定於1附近震盪,且發現水晶寶寶撞擊加熱板時會噴發氣體。我們嘗試於加熱板上方放置壓電晶片進行撞擊,發現溫度越高,產生電壓越高,可透過碰撞實現能量轉換。最後結合聲音及動力學分析,提出物理模型針對觀測之現象進行解釋,論證此現象屬於高含水彈性固體的Leidenfrost效應。

拒絕抹黑~VitaminB2在UV強度量測與物理防曬的應用

分析Vitamin B2水溶液照射UV後的光譜穿透率,在可見光400~530nm左右的範圍,穿透率有穩定上升趨勢,因此利用此特性,以此波長的可見光源(LED燈泡)來穿透Vitamin B2溶液,並利用Arduino光敏電阻類比數位轉換法的ADC值變化,檢驗Vitamin B2溶液曝曬之紫外線強度,並建立檢驗標準曲線。同時利用Vitamin B2照射UV後在波長350nm以下UVA、290~320nmUVB及260nm以下UVC的波段穿透率反而下降、遮光效果增強的特性,探討其在防曬應用上的可行性,將Vitamin B2溶液加入甲基纖維素、TiO2、疏水性高分子(PTFE鐵氟龍)等無毒材料,成功自製一瓶效果絕佳的防曬乳液。

電場中的小晶靈-高電壓電場中液滴的結晶現象

本研究設計相機-顯微鏡-玻璃座平行銅片電場裝置,拍攝鹽類液滴在高電壓電場中的結晶現象,並以色階曲線為基礎,發展出SCL值,來偵測晶體表面的性質。實驗先找到能讓晶體成長趨向單顆且高透明的條件為:加蓋(低蒸發速率)、過濾、無施加電場與低熱LED光源。並應用蒸發速率差異,發現食鹽晶體的變速成長現象。蒸發快會形成階梯螺旋紋,蒸發慢,紋路消失,變成全透明晶體。將這裝置轉放在高電壓電場下可發現:晶體形狀發生改變(晶體傾斜或碎晶),透光度變差(SCL值變小),可觀察到新生晶體邊緣,有條狀暗紋出現,但晶體成長速率變化不大。鹽晶析出反應會因些微的外在變化,而影響溶液中離子堆疊,在晶體表面出現陰影或不規則紋路。這種對外在環境有著高度反應的現象,可以透過反應位能曲線圖來解釋,正可以用來研究外界高壓電場如何對物質發生影響。

異卵離子搞叛逆-探討非共同離子效應

影響化學平衡的因素有很多種,其中在高中化學課本中提到同離子效應,我們想知道,若加入不同種類的離子,是否也會產生類似同離子的「非」共同離子效應。 我們設計以pH值及電導度來測量,了解難溶鹽類的溶解度,選擇有氫氧根的難溶鹽與中性的易溶電解質作為實驗藥品,根據銅離子效應的實驗,推測非共同離子效應會使得溶液溶解度降低,氫氧根濃度下降pH值跟著下降;隨離子濃度減少電導度也會下降。 根據實驗數值,有Ca(OH)2加KCl、Cu(OH)2加KNO3、Ni(OH)2加KNO3的pH值和導電度都有下降趨勢,符合預期中非共同離子效應的結果。 我們未來會用KBr及以Na+為陽離子的強電解質來進行更進一步地確認;針對有色離子做吸收光譜實驗,確認非共同離子效應的存在。

吃軟不吃硬-探討麵粉與膨鬆劑對馬芬蛋糕結構的影響

本實驗之研究目的在找出馬芬蛋糕的最佳配方。以不同比例的泡打粉、酵母粉和麵粉種類,設計出11組不同配方,找出麵粉和膨鬆劑對馬芬蛋糕的影響。本研究利用電腦軟體ImageJ測量氣孔、物化分析儀測量其硬度和咀嚼度、體積置換法來測量體積的改變,以科學化數據方式觀察,量化紀錄資料比較蛋糕本體外型和品評口感,同時進行大腸桿菌含量實驗測量其保存後的新鮮度。綜合比較結果,酵母粉馬芬蛋糕硬度均大於泡打粉馬芬蛋糕,相較之下也較難咀嚼。所以最佳配方建議以「4.5g泡打粉+低筋麵粉」為本研究最喜愛的配方。若要添加酵母粉,則建議搭配高筋麵粉提高彈性增加風味。最後無添加膨鬆劑的馬芬蛋糕也廣受到受試者的喜愛,可做為另一健康食譜的新選擇。

同類相食行為的新發現

同類相食行為廣泛發生於動物界,兩種可能原因:個體的特殊營養需求和族群的汰弱留強策略。觀察雜食性的高音符絲鱉甲蝸牛(Macrochlamys hippocastaneum),初步發現同類相食行為與蝸殼破裂與否有關,殼完整的個體間不會發生相食行為(100%),且當破殼程度愈大愈易發生。食性實驗中攝取過植物性養分的個體傾向選擇同類相食(χ2=22.04,***P<0.001),同時提供同、異類蝸牛內臟時則未顯著選擇同類(χ2=3.76, P=0.053),因此未能充分支持特殊營養需求。然而,此種蝸牛會追蹤破殼同類分泌之特殊黏液且具顯著趨向性(χ2=13.06, ***P<0.001),與距離呈負相關(χ2=6.53, *P<0.05)。觀察腹足顯微構造中,發現內有特殊的疏鬆組織與大量分泌細胞,且通往尾端分泌特殊黏液的開口部位。結果證實破殼受傷個體產生的特殊黏液會主動引起同類相食,支持汰弱留強的族群策略,且物質誘發同類相食模式為動物行為研究中首次發現。