全國中小學科展

臺灣

會呼吸的房子?閩東建築的智慧

一般人對馬祖的感受是冬天很冷,居住的石頭屋是否舒適,成為我們想要探索的主題。 在有限的設備及時間之下,透過模擬冬天:風扇吹自製的冷劑,模擬夏天:吹風機加熱的兩個方式所得到的結果,得知閩東建築石頭屋具備冬暖夏涼的特性。 瓦片與水泥屋頂在室外溫度提升時,室內的溫度變化量差不多。 以水氣蒸發可穿越瓦片屋頂得知瓦片屋頂的透氣性佳,在夏天時屋外與屋內空氣流通,達到夏季涼爽的效果。冬天時冷空氣能通過瓦片降低室內溫度,但石頭屋牆面厚度、石材比熱大等保溫措施可弭平此缺失。 將電路系統及鋁箔紙裝在二坡式及五脊四坡式屋頂結構對側,以風吹之,觀察兩種屋頂結構的振動頻率及幅度,顯示五脊四坡式的屋頂結構振動幅度小、頻率低。

「墨」世不忘~天然鐵膽墨水之製作與最適化探討

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作,以色差儀與軟體ImageJ測量顏色,找出最適化比例。綜合所有測量數據,自製墨水之最適化比例為五倍子100公克,水80毫升,硫酸亞鐵2公克,阿拉伯膠2公克,丙酮1.5毫升者,其特點如下: 1. 添加愈多五倍子,其顏色愈深,添加100公克五倍子K值為99%;市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮,具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染;單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小;市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。

「毛」起來_卷雲與天氣變化之相關探討

關於卷雲與天氣變化的研究,我們得出以下的結論:(1)卷雲出現的頻率並不固定,大多集中在5~7月份。(2)「量多時長」部分:①與六種天氣型態比較有關聯性;②形成卷雲的高空水氣全部來自於熱對流系統(包含滯留鋒型熱對流);③天氣系統靠近台灣時卷雲就會變得比較厚,也愈容易出現積雲。(3)有七種天氣型態會導致卷雲出現「量多時短」的雲況。(4)有三種天氣型態會導致卷雲出現特長外形。(5)熱對流在強勢發展的過程中,容易被強風吹出特長密狀卷雲。(6)不管是「位於鋒面雲帶尾端+高空有強大的氣流」,或者是颱風,都會形成特長脊狀卷雲(前者卷雲條較稀疏,後者較密集)。(7)我們可以由卷雲的分布判斷出颱風的動態。

忘「黏」之「膠」—光柵壓印對乾式膠帶效果之研究

因為對壁虎攀爬能力有興趣,我們決定研究不黏手的乾式膠帶!藉由自製穩定施力的檢測裝置,進行乾式膠帶作法和變因探討。 我們發現矽膠最適合製作乾式膠帶,壓印板推薦柵欄結構的光柵。當光柵刻線密度越密,剪切力越大!1000條光柵乾式膠帶(剪切力853 g/cm2)是市售奈米膠帶的2.75倍! 矽膠壓印可達到1µm單位,我們稱為「微米壓印」,是小學生就能使用的技術! 光柵形狀會影響剪切力!訂製光柵太昂貴,我們藉由雷雕「模擬低密度光柵」形狀。 推薦橫向、同心圓及正六邊形,形狀越小越密,剪切力越大。 我們研發出7099和台AB光柵乾式膠帶,擁有不黏手、無殘膠、易剝離、單雙面皆可用、彩虹光澤特性,水洗能恢復黏性、還能當作光柵及二次壓印光柵,具有推廣價值。

陶出水髒汙-自製陶濾芯用於溪水池水之研究

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層,從文獻得知活性碳的過濾效果非常好,所以決定深入研究陶土層,開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水,陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉,高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙,陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較,發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果,而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後,最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽,鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物,此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時,都可增加接觸面積和孔隙,大幅加快過濾速度。

花現祕蜜-非洲鳳仙花之花外蜜腺觀察研究

三年級的時候學到植物時,知道花朵會分泌花蜜吸引昆蟲來授粉,但鮮少人知道其實有些植物不只有花朵會分泌花蜜,其他構造也有可能會分泌蜜露,我們稱之為花外蜜腺,在偶然機會下,意外發現非洲鳳仙花具有花外蜜腺,因為好奇所以開始研究並觀察非洲鳳仙花花外蜜腺的著生位置、外觀,觀察發現花外蜜腺蜜露都出現在葉柄葉緣處1-2對,昆蟲以螞蟻會到訪採蜜居多,還發現泌蜜狀況與天氣有相關聯性,最後更利用本氏液檢測發現花外蜜腺蜜露與非洲鳳仙花花蜜間含糖濃度的差異非常大,花外蜜腺蜜露非常甜,想必如此甜才能夠吸引螞蟻來趕走蚜蟲保護非洲鳳仙花,而這也就是非洲鳳仙花有花外蜜腺的目的。

渣渣變蚊香-讓咖啡豆漿再度飄香

咖啡渣、黃豆渣以及茶葉渣是每天會產生的高含水量食品廢棄物,造成了焚化爐的負擔並產生造成地球暖化的二氧化碳,我們結合了登革熱防治並照顧在地艾草農,成功的實驗出咖啡渣、黃豆渣與茶葉渣蚊香,其中又以咖啡渣蚊香成為我們後來製作與推廣的主力。 我們製作的咖啡渣蚊香,除了讓丟棄的咖啡渣再度被利用成為零廢棄產品外,經過我們的實驗,我們的蚊香在實驗室的 蚊子擊昏實驗中,半數擊昏時間比起市售蚊香的合格標準還要短,在學校內利用帳篷做實地的驅蚊實驗10分鐘驅蚊率達到83%以上,顯示我們的蚊香確實具有驅蚊效果,再者經由我們的空氣品質實驗發現,我們的蚊香在PM2.5及PM10上所產生的汙染數值都只有市售蚊香的三分之一。

「船」到橋頭自然直~探討水道船的船速變化

長400公尺,寬59公尺的長賜號(Ever Given)在寬265公尺的蘇伊士運河航行,因偏離軌道而擱淺6天,和岸壁效應有關嗎?在【力與運動】中,學到物體受外力時,運動狀態可能會發生改變。我們透過船速變化來分析螺旋槳的推進力與水的阻力。本研究設計一艘可以遠程遙控並調節3段速度的水道船。且在靜止無風的水面上,利用智慧光閘(smart gate)內建的雷射開關檢測器測量船速,以獲得精確數據。研究發現鈍圓船艏,在水道深度與船的吃水線比值大於4;水道寬度與船的寬度比值大於2.5的情況下,船速不會受到影響。當船速增加,水的阻力也會跟著增加,船隻偏離軌道的情形越嚴重。建議進入狹窄水域的船隻減速航行,可以降低船的動量和慣性,更好操控,也能減少岸壁效應的發生。

探討金門大橋興建後對當地居民之影響

本研究之目的在於調查金門大橋的興建對金門地區的民眾日常生活及環境之影響。研究結果顯示多數居民認為政府在興建大橋時有重視其意見。民眾認為金門大橋在方便交通、觀光、就醫及消費方面有較大助益。約半數的民眾覺得因為自己非大橋附近居民所以大橋興建時沒有造成生活環境的影響,少部分居民認為有噪音和交通困擾,而部分小金門民眾有感受到垃圾汙染。大橋通車後有近四成居民傾向在大金門用餐,近六成居民傾向選擇大金門作娛樂、消費地點。大部分居民認為大橋通車會影響金門政府提倡的「低碳島」,並認為通車會造成環境汙染及噪音汙染。小金門民眾認為通車後除了交通,對他們的消費和醫療方面也有很大的幫助,但通車同時帶來垃圾及交通的困擾。

惜食新選擇 — 打造零浪費午餐剩食地圖系統

本研究因應生活中觀察到學校營養午餐有許多剩飯剩菜問題,期待能讓食物在倒進廚餘桶前發揮終極價值,結合聯合國「2030永續發展目標(SDGs)」第二項「消除飢餓」的願景,設計一款在班級裡就可以知道哪裡有剩餘營養午餐剩食的「午餐剩食地圖系統」。首先,將裝有食物午餐菜盆放置在HX711秤重感測器設備上,再連接物聯網開發板ESP32;接著,以BlocklyDuinoF2編輯可連接Google試算表和Line群組的積木程式,透過無線wifi在特定時間內收集重量數據回傳到Google試算表、Line群組和Dashboard長條圖,讓大家能夠知道哪個班級還有午餐剩食可以取用,並知道班級已食用菜量與營養素含量,我們期待珍惜食物、減少剩食從校園開始,讓「午餐剩食地圖系統」成為校園午餐必備的惜食新選擇。