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臺灣

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。

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。

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。

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。

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。

變色龍問題探討

我們探討變色龍問題,透過列舉三色樹的組合以及三色樹的組合數計算,讓我們更加了解收斂於同一種顏色的條件和方法,也利用列舉的方式找到三色變色組合的通式。此外,我們應用excel幫助進行三色、四色、五色變色組合的列舉,讓我們知道變色組合的結構大約相似,可透過各結構的相似了解n種變色組合的情況。我們也探討了變色組合在excel中的外接長方形,透過界定外接長方形的長與寬,可更容易算出變色組合的數量。最後利用變色樹規律,寫下三~五色變色組合數量計算公式,並將公式推展至n色樹。

郵不得你不撕

本作品主要在探討圖的IC-coloring ,一個由郵票問題變化出來的圖著色問題。給定一個連通圖G,想要在所有的頂點上標一個自然數,使其所有頂點所標的和為K,而且對於所有介於1和K之間的自然數k,恆存在一個G的連通子圖,其連通子圖上所有點的標號總和為k。能達到這種性質的標號,稱為圖G的一個IC-coloring,以M(G)表示所有IC-coloring中K的最大值。 有關於圖的IC-coloring過去已經有不少研究,大部分的研究是找尋M(G)值的下界。在本次研究中,我們以改進圖G為四連方陣圖(P2╳Pn)對於一般的自然數n的M(G)下界值。

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。

利用兩圓相切探討三、四、五、六邊形內外循環之規律

本研究以三、四、五、六邊形為基礎,各多邊形頂點為圓心,按順(逆)時針依序畫圓,利用兩圓內切及外切概念,探討切點在邊及邊的延長線上能否以最少次數產生一循環軌跡,並找出所受的邊長關係限制;最後由內切圓退化方式檢驗結果的正確性。我們發現: 一、邊長關係無限制 三、五邊形偶數個內切與四、六邊形奇數個內切皆可產生一次和二次循環。 二、邊長關係受限制 (一)四、六邊形偶數個內切產生循環的充分條件為奇數邊長和=偶數邊長和或兩組鄰邊和相等(2、4、6內切)。 (二)五邊形奇數個內切產生循環的充分條件為奇數邊長和=偶數邊長和或二鄰邊和等於三鄰邊和(3、5內切)。 (一)、(二)循環規則必為一次循環。