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臺灣

「觸」水「浮」「能」-探討漂浮太陽能板之效能提升

為了提升太陽能發電功率,我們設計出能將光熱分離的蓄熱器,裝置包括:一、雙層壓克力板的底層,有效降低太陽傳到太陽能板的熱;二、微傾斜的側邊設計,在木板上黏貼具隔熱且環保的厚紙板;側邊致冷晶片熱端貼上塗黑鋁箔將蓄熱發電;三、利用菲涅爾透鏡當成上蓋,具聚集太陽能量的效果,也能阻擋向上的熱對流,使致冷晶片發電量提升。 實驗中利用四片串聯的致冷晶片,將太陽能板發電時背面產生的廢熱用來發電,能有效降低太陽能板溫度並大量提升太陽能板的發電功率。 我們製作出的漂浮複合式發電裝置,整體發電功率與原先太陽能板相互比較,發電量可達到2.05倍,有效增加綠能發電效率,同時具有節省水資源、環保素材再利用、節省佔地面積等多項優勢。

有趣的果凍效應

搭高鐵時,用手機拍攝風景,發現窗外的柱子竟然變成斜的?網路上搜尋,這種現象,被稱為果凍效應。 本研究探討:在高鐵上,手機如何能拍到柱子傾斜?在月台上,拍攝移動的高鐵,觀察車窗變化?可否使用影印機,來模擬捲簾快門?如何推測相機快門的掃描方向?車速是否影響目標物傾斜的角度?光線強弱,是否影響果凍效應的拍攝? 實驗後發現: 一、在移動的高鐵上,將手機橫向拍攝,可拍到柱子傾斜。 二、在月台上,拍攝移動的高鐵,發現手機橫向拍攝時,車窗會傾斜。 三、可使用影印機,模擬捲簾快門。 四、可利用「自製角度板」或「描點法」來推測相機快門的掃描方向。 五、車速越快,目標物傾斜的角度會越大。 六、光線充足時,才能拍到果凍效應現象。

處處「霾」伏-探討模擬 PM2.5擴散 及改善之研究

本研究為探討霾害問題,以墨汁及色素擴散實驗模擬PM2.5污染擴散,自製PM2.5擴散觀察裝置,觀察擴散過程,污染物受障礙物阻擋,汙染物沿物體擴散,漸擴至整個空間,使污染物難以擴散。改善策略如下: 1.奈米光觸媒塗在建材,使PM2.5有機物被光觸媒分解為CO2及H2O的產生;經奈米光觸媒處理,使空間PM2.5濃度下降趨勢高於對照組(至AQI普通級別時間:70,000秒21,000秒)。 2.康達效應可將污染物疏導,解決大氣擴散不佳及建築物阻擋狀況。發現煙霧會沿半圓形管疏散,作為擴散裝置,發現裝置可更快降低空間PM2.5濃度(至AQI普通級別時間:70,000秒35,000秒)。 結合上述改善策略,使PM2.5濃度降至AQI普通級從70,000秒8,000秒,運用奈米光觸媒及搭配建物結合康達效應之設計,可達低空污生活環境。

泥岩坡地地貌與滲水衝頂現象之探討

本研究針對台南草山、牛埔與高雄田寮等三處月世界,透過野外調查與空拍露頭,分析南部月世界地形的特性。實驗發現有日曬作用的剝蝕率是無日曬的三倍,也發現了酸液會對泥岩產生極嚴重的剝蝕作用,推測如果繼續空氣汙染,所產生的酸雨會加速對泥岩特殊地貌的破壞。 實驗以千分表與電子顯微鏡可觀察到滲水衝頂的現象,也推想高速公路-中寮隧道北口外的路面災害,是跟泥岩滲水衝頂現象有關,該區域因斷層的推擠使泥岩區產生的裂縫,與夾層砂岩間的縫隙,都是提供了極佳的滲水路徑,也發現震動是會加速泥岩的滲水速率,因此高速公路每天大量車輛經過所產生的震動與該區域的裂縫,都會加速泥岩滲水衝頂的產生,這也是該區域災害的形成原因之一。

實驗室裡的飛行荷蘭人--複雜蜃景之探究 (Fata Morgana: the explanation of the 'Flying Dutchman')

複雜蜃景(Fata Morgana)專指擁有多重影像的特殊上蜃景,形成於高緯度海面上,也是「飛行荷蘭人」的主要成因。本研究主要藉由探討介質折射率梯度變化與觀察者高度位置等變因,釐清複雜蜃景形成與觀察的最佳條件。藉由控制高濃度糖水溶液擴散形成的密度梯度,我們在六十公分的水缸中重建出形成複雜蜃景的環境,主要是因為糖水溶液中的折射率梯度遠大於海面上空氣的逆溫梯度所造成之折射率變化。為了進一步解析光在複雜折射率介質中之行進模式,我們以綠雷射光入射糖溶液,在側向以相機紀錄光的行進軌跡,分析探討其折射現象。我們同時利用相機觀察放置於水缸另一側的模型船,藉以觀察實際蜃景的形成與演化。本研究中我們另發展一套光軌跡的模擬程式,以協助實驗的進行與驗證實驗的成果。藉由實驗與理論模擬相互映證,充分探討複雜蜃景的成像與形成的最佳條件。

與豬謀皮~豬皮萃取明膠製成黏著劑之研究

豬皮富含膠原蛋白,經過正確的熬煮過程可以提煉出明膠運用在許多生活用品中,我們希望能將平常廢棄不用的豬皮完整利用,做出黏性超強的黏著劑。 本研究發現,豬皮去油脂後以5%的醋酸溶液浸泡24小時,再以100°C熬煮5小時,可以得到最高的豬皮明膠萃取率;而豬皮明膠黏性以80°C熬煮3小時後達到最高;乾燥豬皮明膠的復用,則是以80℃隔水加熱2小時可以得到較高的黏性。除了豬皮明膠作為黏著劑,我們更研發出將處理過程中的所有溶液及物質,一起製作成凝膠狀的「全豬皮膠」,其黏性遠超過市售黏著劑,黏性可以高達每平方公分80 公斤,不僅材料完全不浪費、容易保存且黏性品質穩定,更重要的是能夠節省乾燥所需電量,值得推薦!

豆在土中戲–土耕豆芽的可行性與方法流程設計

本研究主要探討土耕豆芽的可行性,並研究其種植流程與器材,希望能推廣給民眾在家種出高品質安全豆芽。為了要準確測量,我們使用「自製脆度計」、「自製土壤濕度計」、「流水附著力測量法」、「紅墨水法」、「糖度計」對豆芽進行研究。 研究結果發現,土耕式豆芽不僅脆度、甜度比水耕式高,更可以省去每日換水2次的步驟,只要放著等收成就好。有利於土耕豆芽的條件如下:(1)土壤覆蓋2公分;(2)綠豆浸種1天;(3)土壤的土水比為1:3;(4)不同環境溫度對應不同生長天數;(5)土耕豆芽器內部要透氣;(6)可添加碎蛋殼增加脆度。 最後利用這些條件打造出低成本的「土耕豆芽器」,不僅種出甜又脆的豆芽,也能快速幫豆芽去頭去尾,輕鬆獲得「銀芽」!

「少一色的蠟筆」 --- 自製植物色素蠟筆的改良

日本公司因為沒有找到藍色的蔬菜與水果,於是公司命名為mizuiro(藍色)。本研究希望可以找到與市售藍色蠟筆最相近的青黛自製粉蠟筆。研究中發現: 一、藍色調整 (一)、符合△RGB介於0-277之間與藍色系列的B/R值達1.2倍以上,B/G值應達1倍以上且B>G>R的配方有: 1.吸色介質:無添加、硬脂酸、滑石粉。 2.溶質:去光水、糖。 3.染色次數:3~15次。 (二)、增加染色次數可降低△RGB,若重覆曝氧6次以上染色後的蠟筆,成品的△RGB與市售品相當。 二、蠟、油、與吸色介質配方 (一)、油5ml,15公克蜜蠟,5公克大豆蠟,滑石粉3公克,青黛粉3公克為自製蠟筆配方,其硬度與出蠟量與市售品相當。

棋逢對手2.0

本研究是由一個棋盤遊戲推廣延伸而來的,研究內容為紅棋先走或後走,若紅棋壓在藍棋上面,則紅棋獲勝;若藍棋壓在紅棋上面,則藍棋獲勝。(也就是說紅、藍棋在同一方格時,遊戲就分出勝負了。)而本研究分成兩種遊戲:遊戲1:紅、藍棋只能上下左右移動、遊戲2:紅、藍棋除了可上下左右移動外,增加可向斜的移動方式;若紅棋每一次走 步、藍棋每一次走 步,且雙方的起點分別在任意位置的方格中,分別去推導雙方剛好走完或少走k步就分出勝負的最短步數、最短路徑數、雙方分出勝負時的所有位置個數、所有位置(坐標)以及分出勝負的判斷準則,最後由上述遊戲1及遊戲2推導出來的公式,透過演算法並利用程式軟體-R語言寫成程式碼作驗證。

太陽運行軌跡與太陽能板之製作

近年來全球大力推廣太陽能發電,為了能夠更清楚了解,太陽能板為何會發電? 我們從太陽運行軌跡來探討陽光之入射角四季之變化來進行模擬實驗與實際測量進行觀察變化的影響性。 在探訪彰濱太陽能廠及瞭解各種太陽能晶片的種類後,去測試比對各種影響因素(如: 太陽能板傾角變化、溫度、灰塵、遮蔭),從中尋找太陽能板平均最佳傾斜角度、保持最佳照度量、和影響太陽能板熱衰退的問題。研究發現,當陽光與太陽能板呈垂直照射時,發電量最佳,但是臺灣屬亞熱帶國家,日照時間長,熱能傳導到太陽能晶片後,會使晶片溫度逐漸升高,而引起熱衰退現象,導致太陽能板的發電量降低。 我們想做個輕、薄易攜帶、可折疊、高效率且不怕部分遮蔭的DIY 太陽能板。