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臺灣

染料敏化太陽能電池性質研究

本實驗我們主要使用LED燈做為光源來對比接近太陽光波長的白熾燈,並使用碘液對比I- /I3- 電解液。我們發現當二氧化鈦膜燒結溫度在300~450度間以及當二氧化鈦膜面積為5cm2、浸泡於染料時間20分鐘時效果為最好,便在後續變因下維持這些因素。此外,我們也自行萃取出花青素、葉綠素、兒茶素三種天然染料來做比較,並透過太陽光能轉換效率公式計算出電池效率嘗試找尋效果最好的天然植物,後續也以此為根據嘗試了混和不同染料。同時,我們藉由觀測LED燈與近似太陽光波長的白熾燈照射下的結果來進行電池性質的比較。

「優」然而「生」--探討隨手可得的優酪乳與碳的發電情形

本研究以鋅和備長炭當電極並以優酪乳當電解液作為研究對象探討其發電原理。從發酵實驗中得知優酪乳的發電情形與pH值無關而是受到微生物的生長量影響,在破壞微生物的電子傳遞鏈後電壓電流下降,且能透過餵與乳酸菌牛奶後能提升其電壓電流,由簡易方式能證明優酪乳內有放電菌參與發電反應,且其產生的電流是柏克萊團隊研究的兩倍。在增加氧氣的實驗中得知氧氣能緩和電壓電流的下降趨勢,且我們證明優酪乳在放電16小時後含有0.5mg/l(ppm)鋅離子,代表鋅會放出電子。本研究成功證明優酪乳發電同時保有空氣電池及微生物電池的特性。

聲之形­-探討膜管與聲音的關係

藉由鋼球撞擊繃緊於塑膠杯口之彈力膜作為發聲裝置,並利用音訊分析軟體進行錄音、分析,探討發聲的成因與相關參數對聲音的影響。實驗結果顯示聲音隨時間而演化,我們利用並聯彈簧機械模型解釋單膜與腔體間的交互關係,聲音取決於振動體間交互作用的強弱,頻率與膜張力成正相關、和杯子容積成負相關。此外,我們延伸探討兩端開管皆套膜的影響,研究結果顯示此實驗上膜與純膜頻率相近,符合兩質量三彈簧的振動模型,且一邊膜頻率>純膜=上膜頻率,綜合各個實驗變因可知彈簧振動模型之有效性。

液滴撞擊平板耗散能量之變因

本研究探討液滴碰撞時各種變因對撞擊前後耗散能量的影響,主要以直徑、速度、黏度作為變因進行實驗。實驗前,先完成接觸角、表面張力、黏度與密度等基本量測,再利用高速攝影機測量出液滴直徑、最大擴張直徑與液滴撞擊速度,將其數值代入能量守恆式,計算出耗散能量後,發現它受到直徑的二分之一次方、速度的二分之三次方、黏度的二分之一影響,其中黏度也會造成能量與韋伯數關係圖的斜率些微變化。

自製分光儀原理及其應用

當代科學研究中,分光儀已廣泛應用於諸多領域。然而其高昂價格往往阻礙了們親近科學的想望。因此,本研究以三稜鏡等平價材料,結合Tracker Video Analysis and Modeling Tool軟體製作分光儀,並應用於分析領域。熱力學方面,成功測得鐵III離子與硫氰根離子錯合反應之平衡常數;化學動力學方面,成功測出碘鐘反應之速率定律式,並求得其活化能。實驗結果與先前研究文獻相當接近。雖然本研究自製分光儀在觀測範圍、精確度等面向遜於專業分光儀,但其簡易的操作程序與準確的實驗結果仍印證了其實用性與可靠性。換言之,本研究從低成本材料出發,以當代普及科技為支點證明此模式能夠槓桿出許多應用。

利用粒線體基因分子資料探討兩棲類物種分類及演化關係

近年來分子資料成為分類物種的重要參考,其中粒線基因體因組成的穩定性與一致性較高而受到矚目,然而學界對於不同基因協助分類的準確度仍意見分歧,因此本研究針對兩棲類物種蒐集其全粒線體基因序列,根據序列資料,利用Genetic Distance、Maximum Likelihood(ML)和 Bayesian Inference(BI) 三種分析方式建構演化樹,觀察分析結果與現存分類方式的吻合度,以推論利用粒線基因體協助分類的效果。單一基因中,16S、12S、ND1、ND5、ND4較能協助準確分類,基因組合則為16S,ND1。此外,藉由觀察所有分析結果發現,三種分析方式中,Maximum Likelihood和Bayesian Inference為準確度較高的分析方式,但以Genetic Distance分析所需的時間較短。

滅菌之「手」-探討左手香對抑制細菌的影響

本項實驗的理念主要以環保的觀念來探討左手香原汁、酊劑、純露在生活上抑制細菌的效果。實驗結論如下: 一、校園中不同地點的細菌數量存在顯著差異,對照組的細菌數量最多,其次是自然教室門把手上,然後是午餐桌,而則樓梯把手是最少的。 二、左手香原汁對抑菌具有一定效果,其濃度對抑菌效果有影響,原汁濃度越高,抑菌效果越顯著。 三、左手香酊劑和左手香純露均表現出一定的抑菌效果,尤其在液態皂中加入左手香酊劑或左手香純露可以有效減少手部細菌數量。 透過這次實驗結果可以發現,天然清潔劑在抑菌方面有一定的效果。未來在使用清潔劑時,可以選擇更安全、更環保的天然清潔產品來使用。

Hearing assistive devices for people with unilateral hearing loss

本研究設計了一款環境音源方位判斷的裝置。藉由自行設計的麥克風模組,藉由本研究的實驗數據,設計了一套演算法,能有效地判定靜巷內聲音的來源方位。並藉由裝置內的微型震動馬達不同的振動模式,來提醒使用者裝置所收集到的聲音狀態。此裝置可以輔助單側無聽力的聽損患者,有效地確認周圍環境的聲音來源。並可促進使用者對環境狀態的認知,希望藉由此一裝置,提高使用者在戶外活動時的安全性,並期盼能減緩單側聽損患者大腦的認知退化。

四角網格利樂棒的探討

此研究主要探討將利樂棒填入不同之矩形及阿茲特克鑽石網格圖形,研究重點放在以二棒、三棒、四棒的單一或任取兩種元件分別探討不同比例的組合,可成功覆蓋圖形格線的情形,研究發現,不同元件可透過擺放位置及棒數計算,利用著色法、窮舉法、遞迴式及數學歸納法等不同方法,分析成功覆蓋及無解原因,加以歸納說明,並將其可擴展之矩形邊長及鑽石階數以一般式呈現。

飛揚的繩圈

我們利用繩圈發射器研究繩圈在不同速度下的運動及形狀。假設繩圈只受重力、空氣阻力、張力作用,且發射器和繩圈接觸點張力為零,我們發展出計算繩圈受空氣阻力、張力的方法,且張力的理論值和實際值極為接近。我們認為,繩圈的速度越快,空氣阻力使繩圈整體向上抬升,使繩圈變得狹長,但繩圈末端的曲率與張力出現極大變化,相較於空氣阻力,張力對末端的形狀有更重要的影響。而在高速下末端會出現特別的凹陷現象,我們認為是末端的繩圈,受到的張力及空氣阻力,使末端各部份具有向後之加速度,使各段減速導致繩圈形狀發生凹陷。在這個過程中,張力的重要性遠大於空氣阻力,因此我們可以說,繩圈的末端是被自己拉過去的!