全國中小學科展

臺灣

這樣防護有效嗎?以導電度建立呼吸道傳染病傳播與防治模型

我們和父母在要不要戴口罩起爭執,因此想建構呼吸道病毒傳播模型來驗證。首先尋找模擬病毒的粉末,在各種粉末中發現食鹽在水中有最高的導電度。接著測試發射裝置,找出與文獻飛沫分布最相似的打氣筒。 不同高度噴射有相似性,在160公分後明顯下降。在距口罩0公分噴射,口罩後的導電度為364µS/cm,占總發射量的3.24%。發射俯角越小對面的人越危險,俯角30度對面同學獲得鹽粒甚至比本人多,俯角角度越大,鹽粒會回到自己這排,低頭打噴嚏不能解決問題,危險只是從對面變成 自己兩邊同學。直接傳遞灑鹽粒的課本,第六人仍有極高的導電度,甚至比口鼻吸入時還多。間接 傳遞到第三人仍有112µS/cm的導電度。戴口罩或不戴口罩,應視與生病同學座位遠近和角度來自主 決定。

麻糬進化論—自製改良麻糬於口感與消化特性之比較研究

為了研發更有益生理機能且口感接近市售麻糬的改良麻糬,以嫩豆腐、全麥麵粉、菊苣纖維粉,取20%、30%、40%與50%的比例替代部分糯米粉,製作出12種改良麻糬,測量其物理性質,找出最接近市售麻糬的口感,並建立麻糬水解葡萄糖化指標、血糖評估指標進行檢驗,發現:一、50%全麥麵粉麻糬的彈性與展性 、40%全麥麵粉麻糬的延性、20%纖維粉麻糬的黏性最接近市售麻糬;二、豆腐麻糬的熱量可降低最多,適合需減重者。三、市售麻糬在α-澱粉酶中水解最快,但20%纖維粉麻糬最利於吞嚥,適合幼兒或年長者;四 、20%纖維粉麻糬在胃裡最快水解成食糜,適合胃功能不佳者;五、50%全麥麵粉麻糬血糖穩定度最佳,適合需控糖者。

天外有天─以訓練過的自定義GPT人工智慧模型來測判太陽系外行星的天空外觀與適居性

本研究主要在探討太陽系外行星的天空外觀和適居性。除了光的散射,行星大氣層中的物質大小、密度和溫度、行星的恆星類型、溫度和光度也是影響天空外觀的因素。我們使用Python程式語言從科學資料庫中提取和轉換太陽系外行星的數據,並用GPT-4平台來創造一個人工智慧模型。透過專家訪問和科學論文閱讀,我們把所學到的知識用英文寫出描述影響天空外觀和適居性的因素以訓練這個模型。最後,結合我們輸入的太陽系外行星資料,我們訓練的自定義人工智慧模型成功預測出符合科學數據之天空外觀和適居性的描述,並製作出細節豐富的圖片。我們是第一個使用人工智慧來預測太陽系外行星的天空外觀和適居性的研究,也自創了一個新且容易的恆星光譜類型記憶口訣。

可食用塗層對帥哥番茄保鮮之研究

本研究以玄米油和蜂蠟不同比例混合成可食用塗層,再以自製實驗工具塗抹平均每顆0.2g塗層於番茄表皮,置於室溫21~25℃環境中,15天後探討塗層對帥哥番茄的保鮮效果,以減重率、pH值、糖度、呼吸速率、濕度變化、色彩空間Value值、維他命C值、感官評估八個向度為研究項目,可以發現: 一、在減重率、pH值和糖度,實驗組表現優於對照組。 二、油蠟比5:1在呼吸速率、色彩空間Value值、維生素C值方面,表現較佳。 三、在濕度變化上,對照組表現最好。 四、在感官評估上,消費者對油蠟比2:1 和4:1的番茄接受度較高。 因此使用自製實驗工具塗抹油蠟有助於延長帥哥番茄放置於室溫保鮮之時效,且透過感官品質評估調查,調整過的油蠟塗層,消費者的接受度有提升。

光礙—光通過污染物後光強度衰減及對太陽能發電影響之探討

太陽能發電的日益興盛伴隨著逐漸嚴重的空氣汙染,於是我們好奇空氣汙染對太陽能發電的影響,以及尋找改善方法。 首先,我們將學校太陽能板發電功率資料,與學校附近空氣汙染、日照強度比對,發現空汙對太陽能發電有負面影響。我們隨後設計模型模擬煙霧顆粒對光強度及太陽能板產電效率的影響,發現一些有趣的關係。 接著,我們在觀察硝糖反應煙霧通過對太陽能發電的影響後,使用兩端開口大小不一的寶特瓶,基於流體流動的質量守恆連續方程,使空氣中懸浮微粒加速通過太陽能板表面,發現其對太陽能發電有正面助益。我們同時設計了花朵形裝置,通過減少太陽能板上沉積物,成功增加太陽能發電效益。

液滴曲面折光的繞射圖紋探討

利用線香探究光在立體空間的分布,發現圖紋與光線的條數具有相關性的,在不同的角度下產生的圖紋精彩炫麗、美妙驚奇令人驚艷。為了找出圖紋、光線和水滴及介質之間的某些相關觸點,設計了相關性的設計實驗並參考惠更斯原理與繞射原理,比較不同水滴形狀、垂吊方式及改變雷射筆照射位置來觀察圖紋差異,觀察不同角度的光經過同一介質的連續曲面產生的圖紋差異,對產生的圖紋加以解釋。透過這一系列的實驗,發現光經過介質時會因遠近差異、角度、水滴形狀出現折射及反射的美妙圖紋,時而交疊或發散,形成了各式複雜曼妙精彩的圖紋。這些都是本實驗值得探討的研究。

草酸鐵鉀晶體的生長密碼:探討添加劑對晶體生成效率的影響

本研究以草酸鉀(K₂C₂O₄)與氯化鐵(FeCl₃)反應生成的草酸鐵鉀晶體為主題,探討其成核與結晶機制,並分析多項影響因素,包括溫度、反應物比例、酸鹼、有機溶劑與界面活性劑等。實驗結果顯示,低溫可降低晶體溶解度、提升過飽和狀態,有助於增加晶體產量;其中,FeCl₃與K₂C₂O₄以2:7比例混合可獲得最佳結晶效果。界面活性劑方面,卵磷脂表現尤佳,不僅促進晶體生成,亦提升晶體完整度與致密度。進一步使用無糖豆漿、牛奶、雞蛋等天然食材取代純卵磷脂,亦能達到相似成效,顯示其具成本效益與實用性。此外,本研究亦發現草酸鐵鉀具光還原性,能在光照下迅速將亞甲藍還原為無色,展現其在水處理與環保應用上的潛力。

抗氧化英雄~我的紅麴No1!自製紅麴的抗氧化力及抑菌力之研究與應用

本研究以「紅麴發酵」為主題,旨在利用紅麴製作天然抗氧化與抑菌產品,展示綠色環保理念。通過多個實驗,系統地驗證了不同稻米、不同水量、不同溫度對紅麴抗氧化和抑菌效果的影響。研究採用碘滴定法檢視紅麴發酵過程中抗氧化效果的變化,並與市售紅麴保健食品進行分子生物學和細菌學對比測試。 研究結果顯示:1.圓糯米100g經蒸煮冷卻後,加入含11g的紅麴米水100g、0.05g白麴粉和200g水攪拌後,在35℃發酵7天可製得最佳紅麴,其抗氧化與抑菌力均優於市售產品;2.委外進行毒物檢測,確認無有毒物質。3.順利製作成保濕化妝水和果凍面膜等美容化妝品,這種創新性的環保技術展示了紅麴在健康食品和美容產品中的廣泛應用潛力,突顯了實用性和可持續發展優勢。

晃地自「陷」‒地層下陷與土壤液化的變因探討

日前,竹北發生天坑事件,讓我們想探討影響地層下陷和土壤液化的變因。於是我們設計了水量、地質、地層分布、震度、地樁長度和不同建物等變因的實驗。研究發現,地質種類是影響地層下陷與土壤液化的最關鍵因素。粗砂層最容易地層下陷與土壤液化上層是細砂的地層也較易液化。水位與震度越高影響越大,但二者也會交互影響,低水位要震度6級以上才會發生下陷;粗砂層則在中水位、震度4級以上就會下陷與液化。礫石層則只在7級以上才會下陷但不會液化。地樁較長者,房屋傾斜角度較小。竹北地質層易受強震而產生地層下陷、掏空及土壤液化,且軟腳蝦大樓在此地層中遇7級震度時,一震就倒故地樁長度與避免形成軟弱層結構是建築安全最重要的考量。

聽石頭在說話-利用特色聲頻分類礦石

海邊踏浪發現美石時,如何判定這塊石頭的種類?利用硬度或外觀判斷法則,常會矛盾或無法準確判斷。因此,本研究首次提出藉由物質受敲擊所發出的特色聲頻進行辨識:針對台灣東海岸常見礦石建模並分析,重現《聽音辨玉》的場景。為了要證明同一材質樣品厚度對特色聲頻沒有顯著性差異,利用水泥、環氧樹脂建模;同時利用環氧樹脂包覆玉石來驗證複合材質的特色聲頻偏移量,也在玉髓共生麥飯石的樣本中得到佐證;發現礦石材料中有微小孔隙或氣泡空間,會造成較大的特色聲頻偏移量。在建立標準樣本的特色聲頻數據後,本研究透過統計的資料分析來確認礦石的身分;它讓我們解鎖了珍藏許久一廂情願認為的玉髓得以水落石出,更補足傳統辨石法所需的經驗值。