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臺灣

告訴你「拉午耳」 「亨利」的壓力有多大 ─自製簡易的 IC 電路板來討論拉?

This research is aimed to make an in-depth exploration into Raoul’s Law and Henry’s Law by using an accurate but simple vapor pressure gauge. The gauge is constructed from non-complicated electronics components- electronics IC PCB, film resistor, digital multi-meter, and battery. In the first step, we measured the vapor pressure of six kinds of liquids and 3 liquid mixtures- water, ethanol, chloroform, acetone, benzene, toluene, mixture of water and ethanol, mixture of chloroform and acetone, mixture benzene and toluene. From the results of this experiments, the vapor pressures of water and ethanol liquid mixture, and chloroform and acetone liquid mixture were slightly lower than their theoretic values-called negative deviation solution, while the vapor pressure of the benzene and toluene liquid mixture was quite close to its theoretic value-near an ideal solution. In the second step, the individual vapor pressures of water, ethanol, and chloroform were measured at various temperatures; the vapor heat(ΔH) were calculated by using the lausius-Clapeyron equation. In the final step, we used the gauge and other non-commercial instruments to measure the B.O.D. values of water from the Kaohsiung Love River, found the P-T correlation using Gay-Lussac’s Law, and calculated the absolute zero temperature value by extrapolation. 本研究是利用一些簡易的電子元件-電路IC板、電阻膜、數位三用電表和電瓶來組裝一 個準確、簡易的氣壓量測器。我們將此量測器用來深入探討「拉午耳定律」及「亨利定律」 。 首先,我們測量了水、乙醇、氯仿、丙酮、苯、甲苯等六種純液體的蒸氣壓,並測量了(水+乙醇)、(氯仿+丙酮)、(苯+甲苯)等兩成份系溶液的混合蒸氣壓。結果發現(水+乙醇) 、(氯仿+丙酮)的混合蒸氣壓都比理論值低了一些,此稱為負偏差溶液;(苯+甲苯)的混合蒸氣壓與理論值差不多,較接近理想溶液。 接下來,我們還測量了不同溫度下水、酒精及丙酮的蒸氣壓,並利用clausius-clapeyron equation求出液體純質的汽化熱( H Δ )。 最後,我們還搭配了自製的儀器裝置,來測定愛河水質的B.O.D.值(生化需氧量)以及探討氣體的給呂薩克定律(P~T關係),並利用外差法來推求絕對零度。

環保綠能太陽能板冷卻及熱能回收系統設計實測與優化分析

本研究提出一套太陽能板冷卻與熱能回收系統,透過在太陽能板背面裝設一水冷板,以散熱鰭片搭配水強制對流來增加散熱的效率,並利用水塔的位能來提供冷卻水流的動力,在降低太陽能板溫度提升發電效率的同時,也可把熱能回收利用。本研究顯示正面水冷方式兼具清洗灰塵及散熱功效,背面水冷方式有效提升太陽能板發電效能及回收熱水效率;戶外日照實驗顯示,太陽能板輸出功率增加約12%,回收熱水效率約32.2%。藉由熱流分析軟體模擬優化水冷板模組後,太陽能板表面溫度及回收熱水效率可獲得進一步的改善。實用上,薄型大面積的水冷板,搭配溫控型的間歇性強制水冷及軌道式清潔系統,會是較佳設計組合,應用在屋頂太陽能板,將可達到提升發電量、回收熱水及屋頂隔熱的功效。

生長因子progranulin 參與斑馬魚肝臟生長之機制

『冰清欲結』-探討不同條件溶液結冰時溶質匯聚現象的差異

我們發現有些水溶液結冰後會推擠溶質到中央匯聚成顏色較深的區域,但有些溶液卻不會,到底是什麼原因造成此現象的差異?於是我們操縱各種變因來觀察它們對溶液結冰時溶質匯聚表現的影響。 實驗發現並非所有的濃度都會匯聚;不同溶質的匯聚情形也不同;溶劑所含雜質越多匯聚效果越差,且結冰後氣泡分布也各有特色;上下等寬的容器呈角錐狀匯聚,下窄上寬的容器則為柱狀匯聚;先結冰的地方會推擠溶質到後結冰的地方且結冰速率越慢匯聚程度越好;最後我們利用保麗龍包覆+重力方向來控制結冰順序使冰晶推擠力達到加倍的效果,再透過自製離子濃度檢測器發現冰塊中溶質匯聚區的濃度並非均勻一致,而是依結冰的順序而有低、中、高的「濃度梯度」現象。

無所不捲

西爾平斯基船帆與掛毯圖形應用於數位圖形與數位音樂創作

西爾平斯基船帆(Sierpinski Gasket)與西爾平斯基掛毯(Sierpinski Carpet)都屬於碎形(fractals)圖形的一種,可以利用迭代運算系統IFS(Iterated Function Systems)碼來產生,代入迭代運算方程式後,經由多次的運算,可以得到重覆的圖形。本研究中,我將提出一些作法,找出西爾平斯基船帆與掛毯圖形其遞迴關係式,進而討論出其數位圖形之規律性及所涵蓋的內容與性質,著重在推廣西爾平斯基船帆與掛毯圖形的概念,將一段音樂曲取出,把它們看成反覆隨機迭代點,利用程式經由多次的插值運算,計算出各段音符。最後加入基因演算法來解決音符長短的問題,把製造好的音符染色體放置到交配池中,以隨機的方式在交配池中選取其中之一個染色體進行交配的動作,此二音符染色體會交換彼此的基因,產生下一代新的代表音符長短之染色體,應用於數位音樂創作,而衍生的西爾平斯基船帆與掛毯圖形新穎應用與創新的結果,希望能提供數位音樂創作的多樣性,更進而可以找出「好聽的音樂」與數學的直接關聯性。‘Sierpinski Gasket’ and ‘Sierpinski Carpet’ are two graphics that belong to fractals. They can be produced by IFS (Iterated Function Systems). By iterative computation of many times, we can obtain the similar graphics. In my research, there are some methods to generate Sierpinski Gasket, Sierpinski Carpet, and the iterative algorithms. In addition, I would discuss the regularity and the content as well as the properties of those digital patterns. At last, the advanced application of Sierpinski Gasket and Sierpinski Carpet to digital music pieces was presented. The program took a note of several measure of music as the beginning point, and made the IFS calculations for each new note in each measure. But there was no difference in beats if you just make the IFS iteration. So I changed the beats with genetic crossover method. In this research, the expression of the DNA to each beat of note was adopted. The same way, it took a note as a beginning point. And the system obtained the new DNA from the old notes for new ones randomly. That would make a piece of brand new music. What I want to do in this research is improve the multiformity of music and find what the relationship is of ‘good music’ and mathematical algorithms.

幾丁寡醣對藍光LED造成視網膜色素上皮細胞傷害的保護作用 The protective effect of chitosan oligosaccharide on blue light LED induced retinal pigment epithelial cell damage

3C產品及LED燈多以藍光照明,長期照射易導致視網膜黃斑部病變。其作用機轉是藍光引起視網膜細胞過氧化物質 (ROS)增加,造成細胞的氧化壓力進而引發細胞凋亡。幾丁寡醣 (Chitosan oligosaccharides, COS) 藉由減少自由基產生和抑制轉錄因子NF-κB傳導路徑而有抗氧化及抗凋亡的作用。 本研究以ARPE-19細胞株,在添加不同濃度的COS下,經照射LED藍光處理後,分析色素上皮細胞活性、ROS表現量及細胞凋亡情形,並透過PCR、西方墨點法、JC-1及免疫螢光染色分析作用機轉。實驗證實COS能抑制過氧化物質 (ROS)的產生,減少視網膜色素上皮細胞因藍光所造成的細胞凋亡。PCR和西方墨點法的結果顯示COS可以抑制發炎介質HO-1、iNOS、Caspase-3、Bcl-2、ERK,及基因iNOS、MCP-1的產生。免疫螢光染色顯示COS能抑制NF-kB核易位。總結來說,COS能藉由抑制NF-kB的活性,減少其下游基因的表現量,降低細胞氧化壓力和發炎反應來避免視網膜色素上皮細胞損傷。COS在臨床上有潛力成為一種預防LED藍光造成視網膜傷害的有效保健食品。

食安『物』語

近年來,台灣食安問題頻傳,食安新聞約有半數違法都與食品添加物有關,尤其是合法添加物的超標更是時有所聞。我們想利用生活中容易取得的東西,找出檢驗亞硝酸鹽、過氧化氫及二氧化硫三種常見食品添加物的簡易方法。研究發現:優碘溶液檢測亞硝酸鹽最適濃度0ppm~50ppm,檢測過氧化氫最適濃度0ppm~6ppm。花青素檢測二氧化硫最適濃度0ppm~100ppm。運用手機色彩RGB分析APP─On Color Mensure及Webduino Smart板(物聯網開發板)的光敏電阻,可以推估三種食品添加物殘留量,其結果與快速檢測試紙、吸光值檢測法之結果相符。研究顯示:無須購買昂貴的檢測試紙,運用簡易方便取得的日常生活物品,並結合免費手機APP及物聯網程式,就可以讓一般民眾在家DIY,檢測食物中食品添加物殘留量。

『蒸』有學問! ──智慧化水煮蛋之冷凝物理機制與電鍋節能技術探討

本研究運用電鍋加熱過程中之冷凝物理機制來操控水煮蛋熟度,既節能又可同時蒸製多種熟度水煮蛋。研究分析電鍋內溫度變化、斷電時間、盛裝容器內之冷凝水量、水煮蛋熟度等資訊發現:電鍋容量和外鍋水量會決定鍋內升溫速率和加熱時間,進而影響水煮蛋熟度。此外,雞蛋數量會影響水蒸氣之冷凝循環利用,因而延長加熱時間和提高熟度;若將雞蛋以容器盛裝,則會因容器大小和雞蛋堆疊方式阻礙部分冷凝水之循環利用,縮短加熱時間和降低熟度。若要節省電能和時間來蒸製同熟度水煮蛋,可選用小電鍋、減少外鍋水量、以燜鍋替代。最後,以不同方式堆疊雞蛋、包覆鋁箔,再搭配適當外鍋水量和燜鍋時間,可以同時蒸製出多種熟度水煮蛋,進而達到智慧化之效果。

氧化鎵奈米結構材料之光譜性質研究

我利用分光光譜儀量測Ga2O3 奈米帶,發現奈米帶之能隙約為4.6eV。接著,在室溫下對這一系列樣品作微觀拉曼散射實驗,首先,我使用三種不同波長之入射雷射光對Ga2O3奈米帶共振拉曼散射實驗,觀察不同波長的入射光對樣品的影響;其次,比較樣品之Stokes 與anti-Stokes 變化;最後,再對樣品作偏振拉曼散射,並比較其相對強度之消長。