臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本研究的目的在於探討以家用微波爐取代部份一般高中實驗室中所使用的熱源─酒精燈、本生燈、加熱板，並將微波加熱的相關知識納入高中的教學活動中的可行性。
本實驗使用可以將加熱時間設定至以1秒為最小單位的微波爐，研究(1)微波加熱的週期與微波火力(power)的相關性；(2)微波火力與微波輸出功率(watt)以及e值(水吸收能量/微波輸出功)的關係；(3)固定加熱火力、水量、水的初溫，改變加熱時間對水溫變化的影響；(4)固定加熱時間、水量、水的初溫，改變加熱功率對水溫變化的影響；(5)固定加熱時間、加熱功率、水量，改變水的初溫對水溫變化影響；(6)固定加熱時間、加熱功率、水的初溫，改變水量對水溫變化的影響。
本實驗中亦進行微波加熱與加熱板加熱的比較：(1)固定水量、水的初溫以及加熱時間，微波爐與加熱板分別以最大火力加熱對水溫變化的影響；(2)固定水量、水的初溫以及加熱時間，分別以微波加熱及加熱板加熱萃取洛神花茶的濃度比較。
最後將微波知識的教材以及趣味示範實驗，安排在教學活動中，再對授課學生實施紙筆測驗。由以上實驗結果顯示，將微波知識加入高中化學的教材中，能符合高級中學的教育目標，使學生瞭解化學與環境、科技及生活之相關性。

Abstract
The research here is to find out the availabiliby of using microwave oven as a heat resource to replace some conventional heat resources used in high school lab such as alcohol light, Bunsen burner and hot plate, and introducing the knowledge of microwave and microwave heating into the curriculum of high school.
The experiments include: (1) the connection between microwave power and the heating cycle; (2) the connection among the microwave power, the output work and the efficiency value; (3) the effect of changing the heating time on the difference of water temperature, starting from room temperature, with fixed heating power and amount of water; (4) the effect of changing the heating power on the difference of water temperature, starting from room temperature, with fixed heating time and amount of water; (5) the effect of changing the original water temperature on the difference of water temperature with fixed heating time, heating power and amount of water; and, (6) the effect of changing the amount of water on the difference of water temperature, starting from room temperature, with fixed heating time and heating power.
The research also includes the comparison between microwave heating and hot plate heating in: (1) the effect of the maximum heating power on the difference of water temperature, starting from room temperature, with fixed amount of water and heating time; and, (2) the different consistencies extracted from herb tea with fixed amount of water, heating time and the same original temperature.
The last part of the research is to introduce the knowledge of microwave and microwave heating with some interesting experiments to the class and evaluate the availability. The result shows that it is doable.

目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅹ
圖目錄 ⅩⅢ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 2
1-3 研究目的 3
1-4 研究方法 4
第二章 微波原理 5
2-1 認識微波 5
2-2 微波加熱的原理 6
2-3 微波特性 10
2-3-1 黏度(viscosity)對偶極旋轉(dipolar rotation)的影響 12
2-3-2 樣品體積大小的影響 12
2-3-3 溫度對介電損失因素的影響 13
2-3-4 樣品形狀的影響 13
2-4 微波反應 14
2-5 微波萃取機制 14
2-6 微波萃取裝置介紹 16
2-7 微波加熱的應用-家用微波爐 18
第三章 文獻探討 21
3-1 研究微波加熱的科學文獻 21
3-1-1 牛奶消毒 21
3-1-2 食用油加熱 21
3-1-3 微波加熱、包裝與貯存溫度對於米糠中脂肪酸及相近成分的影響 22
3-1-4 以微波加熱取代傳統加熱測定蠟的品質 23
3-2 坊間關於微波與微波加熱報導 23
3-2-1 使用微波爐應注意事項 23
3-2-1-1 現在家庭少不了一台微波爐，怎麼樣才能比較安全呢？ 23
3-2-1-2 微波爐的安全性 24
3-2-1-3 新烹飪主張：微波加熱面面觀 25
3-2-2 微波潛在的問題 26
3-2-2-1 離微波爐四十公分以策安全 26
3-2-2-2 快樂懷胎A計劃 26
3-2-2-3 手機輻射可令人長失憶，美專家用老鼠實驗顯示 28
3-2-2-4 微波對於腦部的傷害 29
3-2-2-5 行動電話對人體的影響 30
3-2-2-6 使用行動電話的免持聽筒的研究 31
3-2-2-7 使用行動電話與罹患癌症之關係 33
3-2-2-8 行動電話影響腦功能 34
3-2-2-9 手機電磁波傷害報告 35
3-2-3 微波的應用 38
3-2-3-1 醫學 38
3-2-3-2 工業 41
3-3 微波加熱趣味實驗 43
3-3-1 葡萄火花秀 43
3-3-2 CD片聲光秀 44
3-3-3 肥皂發泡秀 45
3-3-4 點亮燈泡 46
3-3-5 電漿鋁箔 46
3-3-6 點亮日光燈 47
第四章 研究方法 49
4-1 實驗器材及藥品 49
4-1-1 實驗器材 49
4-1-2 實驗藥品 50
4-2 測定微波爐運轉週期、火力與輸出功的關係 50
4-3 研究微波在微波爐內的傳遞機制 51
4-4 比較微波加熱與傳統加熱時，水的對流機制 52
4-5 研究比較室溫下的水在微波爐內受熱的情形 52
4-6 研究比較冰水在微波爐內受熱的情形 53
4-7 研究微波爐與加熱板萃取之比較 54
4-8 研究微波教材的可行性 55
第五章 結果與討論 56
5-1 微波爐加熱的研究 56
5-1-1 微波爐 56
5-1-2 CuSO4‧5H2O微波爐內受熱情形 57
5-1-3 400mL水在微波爐內不同地點的受熱情形 57
5-1-4 木屑在水中遇熱的流動情形 57
5-1-5 微波加熱肥皂水 58
5-1-6 加熱室溫28℃的水200mL，加熱時間設定為5個週期 58
5-1-7 微波火力60％加熱初溫2℃冰水200mL 60
5-1-8 微波火力70％加熱初溫2℃冰水200mL 62
5-1-9 微波火力80％加熱初溫2℃冰水200mL 64
5-1-10 微波火力90％加熱初溫2℃冰水200mL 66
5-1-11 微波加熱400mL28℃室溫水 68
5-1-12 相同加熱方式，不同水量的影響 70
5-1-13 改變水的初溫的影響 71
5-1-14 不同加熱方式，相同輸出功的影響 72
5-2 傳統加熱與微波加熱於萃取的比較 74
5-2-1 加熱板 74
5-2-2 萃取洛神花的比較 75
5-3 微波知識教學活動之討論 77
5-4 微波實驗之設計 81
第六章 結論 82
第七章 參考文獻 84
附錄
附錄一 微波加熱教材 i
附錄二 問卷 vi
附錄三 a班問卷結果整理 vii
附錄四 a班問卷對性別分析 xiii
附錄五 a班問卷對選組分析 xviii
附錄六 b班問卷結果整理 xxiii
附錄七 b班問卷對性別分析 xxix
附錄八 b班問卷對選組分析 xxxiv
附錄九 微波實驗之設計 xxxix

第七章 參考文獻
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