全國中小學科展

臺灣

「炭」觀止矣-生物炭吸附水中汙染物之探討

在本研究中燒製溫800°C、600°C、400°C的竹殼與大王椰子生物炭對亞甲藍與磷酸鹽溶液皆有吸附效果並皆符合Langmuir以及Freundlich等溫吸附方程式。在生物炭吸附量的比較中,藉由實驗參數qm((最大吸附量)的比較,知在在亞甲藍與磷酸鹽溶液中,論論燒製溫度的高低與否,椰子生物炭普遍較好(最大吸附量),唯一例外為在亞甲藍溶液中燒製溫度800℃之竹殼生物炭吸附能力佳(。最後在動力學模判斷中中,們藉藉由實以以及理論衡吸吸附量,計算出相對誤差值進行比較。亞甲藍溶液中,400°C、600°C以及800°C生物炭皆符合擬二級吸附動力學。磷酸鹽溶液中,400°C及600°C燒製的大王椰子與竹殼生物炭分別較適用擬一級與擬二級吸附動力學,而800°C燒製的生物炭皆適用擬二級吸附動力學。

龜神效應?—大臺北地區秋冬季節地形降雨探究

以學生所居住的新北市三重區為研究地點,探討秋冬季節大屯山區對東北季風造成地形遮蔽,形成背風面降雨偏少的 雨影現象(龜神效應)。首先蒐集並分析2023年10~12月大屯山區的迎風面與背風面影像及氣象資料,再進一步探究長時間五年氣象參數特性,最後以模型實驗模擬東北季風受地形屏障形成的降雨差異現象。結果發現:迎風面與背風面四個研究地區中,五年數據分析顯示降雨量最少是背風面三重區,表示地形遮蔽的雨影現象在三重地區確實存在。東北季風帶來的氣溫越低、溼度越高、風速越強、風向偏東北方向時,迎風面的降雨越多,且迎風面與背風面降雨有明顯差異。水氣通過山區模型實驗,可以呈現東北季風通過大屯山區地形遮蔽作用所造成的降雨差異。

二岸塵情-濁水溪下游南北二岸西螺與溪州之落塵及PM2.5相關性研究分析

濁水溪南北二岸共14點測PM2.5、蒐集落塵以顯微鏡測粒徑、氣象署AQI,分析109.11至112.04 間PM2.5發現: 一、實測PM2.5與蒐集落塵及氣象署AQI,南岸高於北岸,戶外高於室外,冬季北風南岸揚塵與AQI同。 二、北岸戶外小顆粒低於南岸,戶外大顆粒大於室外,南岸戶外大顆粒高於北岸。冬季大顆粒高於夏季。 三、陰天PM2.5高,雨天PM2.5低。 四、冬季北風:戶外高於室外,南岸戶外、室外均高,環境影響。夏季南風:PM2.5低,北岸略高。 五、戶外落塵量:冬天南岸略高,夏天111年6~11月南岸也高。環境影響。相關係數低,落塵量二岸無相關。 六、風速高PM2.5增;溼度高PM2.5降。 七、PM2.5低夕陽清澈明亮;數值高夕陽渲染朦朧。雨後PM2.5二岸低。 八、濁水溪北風吹彿揚塵測試模型可模擬冬季北風情形。

整數模n的加法組合設計之探討

將兩個相同的n角齒輪重疊後,再砍去若干個特定重合的角,欲使上層齒輪在繞公轉軸旋轉一圈的過程中,兩齒輪皆有重合的缺角,在這個目的之下探討砍去的角數量,使其最小化,將其最小值稱為n角齒輪的最小可行數,以符號記為f(n)。我的研究是考慮自然數 ,對於砍去角的位置,制訂設計方法,在數量上求得f(n)較好的上界與下界。我將這個問題代數化,運用集合與數列的概念進行研究,進而轉換為組合設計的最佳化問題。特別的,若齒輪中任意兩個缺角在圓周上的最短距離皆相異,則表示砍去重合角的位置為最緊緻的狀態,將這些特殊的缺角位置稱為完美集合,我也試著探討缺角為最緊緻的特殊情形,分析完美集合的存在性。

風中奇緣~探討風與學校建築物的關係

本研究透過文獻的蒐集,了解風與建築物之間的關係,發現風流經建築物的過程中變化相當複雜,有多重因素會影響到風的行進。本研究以學校建築物為依據,透過自製教室模型進行水煙模擬氣流的流動,真實體會到空氣的流動,也觀察到水煙經過長廊的情形。 經實驗探究發現:長廊長度越長、寬度越窄及適當的高度,都會使觀測物移動較快,表示所受風力較大;在長廊的前、 後段位置風力都較大,推測前段靠近風扇出風口,而後段可能受到狹管(窄管)效應的影響,與實際於學校長廊上人體所感受到的是相符合的。 最後,發現在長廊後段高處是一個較佳的集風口位置,可把導風裝置設計在此處,藉由長廊聚風的效果將風導入到兩側教室內,善用大自然的風讓教室更舒適。

嚴以「綠」己、未來「無線」! 無線充電技術運用於未來綠能停車場之應用

我們研究的是如何實現未來電動車需求的綠能充電停車場的可行性探究,旨在改變電動車充電方式並結合綠色能源。經實驗量測結果得知,無線充電裝置在感應電勢較強的情況下可直接透過調整線圈的感應距離獲取所需的電壓,因此未來可應用在不同電動車的充電,為不同電壓需求的電動車提供所需電能。另外,在穩定供應電力需求方面,我們藉由並聯多片太陽能電池板增加發電量,並搭配良好的儲能蓄電裝置可提昇太陽綠能的供電效益,可以更穩定的提供給多台電動車同時進行充電。實驗也發現,透過偵測模組感應線圈上的電流變化可同時感知停車格使用數量。因此,我們的研究作為將來結合綠色能源與電動車無線充電技術設計的未來綠能停車場有顯著地證明得以實現。

"堅實"起點,"穩固"未來-不同深度基礎各種加固之比較

探討不同基礎、不同加固法及不同地質條件,對建築物耐震能力的影響。在無進行地質模擬的情況下,淺基礎無加固的耐震能力,優於無基礎和深基礎。深基礎因基樁與底板連接處易斷裂,而存在受損風險。對比各種加固法,彈力球體加固法的效果最佳,其次則是彈簧加固法。而因一代和二代彈珠的工法差異,二代在降低加速度值的效果較好。整體而言,免震效果最突出的加固方式為彈力球體和彈簧加固法。在模擬不同的地質條件下,彈力球體加固法在各種深度基礎中表現最佳。而深基礎彈力球體加固法在降低加速度值的能力上更是優於淺基礎;在土壤液化區的測試過程中,裝置彈力球體的建築物較不易有傾斜、沉陷及損壞的現象發生,所以基礎加固是必須被重視的。

陽光氫鬆產能

本研究旨在製作一套利用太陽能為動力的電解水製氫裝置,探討影響製氫效率的因素,並進行裝置優化。首先,為減少歐姆過電位來提高能量轉換效能,我們創造雙層圓筒式電極以最小化兩極距離,並利用較便宜的碳材來確認此電極型態確實可順利運作後,再改電極為發泡鎳,以降低活化過電位。而濃度極化所造成的過電位,則是利用離子交換膜及外接馬達抽換電解液的方式克服。常溫下,鎳為電極,當KOH濃度為35%、0.25A(1.8V),製氫的能量轉換率最佳,為271.6L/kW.hr。 透過優化裝置的設計解決了早期漏液、補水等問題,且改良後裝置採共用電解液和可調節電極數量的設計,提高實用度。最後,建立IoT系統來控制抽換電解液的間隔時間,使裝置達自動化且增加效能。

RFID雲端自動積點AI辨識回收垃圾自動開蓋垃圾桶

本研究主題是RFID雲端自動積點AI辨識回收垃圾自動開蓋垃圾桶,為了改善校園環境垃圾分類不確實,減少海洋垃圾的汙染,又可減少人與垃圾接觸的機會,降低細菌、病毒的傳播風險。本研究結合人工智慧影像辨識和機電整合自動控制與IoT技術,透過程式設計實現整體功能。 利用課程所學,將回收垃圾以不同數量、背板等來進行AI模型訓練,探究最佳辨識模型,並將訓練好的模型上傳到Pixetto AI鏡頭上,透過AI鏡頭進行回收垃圾影像分類辨識,運用程式驅動馬達開啟正確分類回收垃圾桶蓋,將辨識數據藉由IoT上傳雲端,達到垃圾分類更準確且減少人與垃圾桶接觸的機會,希望藉由獎勵制度有效地提升分類回收垃圾量、降低海洋廢棄物數量。

魚龍百變-在轉角遇見小魚畫家

一、本研究 探討 連動桿繪圖機 的 結構 以 及相關原理, 並 改良原有的繪圖機 。 二、順利找出繪圖機桿長的限制。在改變連桿長度以及旋轉半徑等變數的研究中,改變後的變數必須符合桿長的限制才能順利繪製出圖形。 三、找出繪製 圖形的 形狀 也 找出 繪圖 點 B 和 繪圖 點 P 的 極值。 四、探 討出 轉盤的旋轉速度、連桿長度以及旋轉半徑對於繪製出來圖形的影響。 五、改良現有的繪圖機,並且以改變旋轉速度、連桿長度以及旋轉半徑三個變數來繪製出不同的圖形。 六、依照研究的成果來改變繪圖機的變數,順利繪製出想要的圖形。