Klíčové pojmy
Teplota
Matematika
Energie
Chemické reakce
Hmyz
Zvuk
Úvod
máte rádi slyšet pulzující cvrlikání cvrčků, jak usnout? Je to nezaměnitelný zvuk. Někteří lidé považují zvuk za příjemný a klidný, zatímco jiní považují za hlasitý a nepříjemný, zvláště pokud kriket náhodou najde útočiště před chladem uvnitř domu. Jakkoli se cítíte o cvrčcích, jejich cvrlikání drží překvapivou zprávu-mohou hlásit teplotu! V této činnosti, budete zkoumat, jak cvrlikání těchto malých tvorů mohou být použity jako druh teploměru!
pozadí
Jak cvrkot kriketu souvisí s teplotou? Cvrčci, stejně jako všechny živé věci, mají v těle mnoho chemických reakcí, jako jsou reakce, které umožňují svalům stahovat se a vytvářet cvrlikání. Cvrčci, stejně jako všichni hmyz, jsou chladnokrevní a přebírají teplotu svého okolí. To ovlivňuje, jak rychle se tyto chemické svalové reakce mohou objevit. Konkrétně vzorec zvaný Arrheniova rovnice popisuje aktivaci, nebo prahová hodnota, energie potřebná k provedení těchto reakcí. Jak teplota stoupá, je snazší dosáhnout určité aktivační energie, což umožňuje rychlejší chemické reakce, jako jsou ty, které umožňují cvrlikání kriketu. Naopak, jak teplota klesá, reakční rychlost se zpomaluje, což způsobuje, že se cvrlikání spolu s ním snižuje.
Jak cvrčci dělají svůj výrazný cvrkot? Používají proces zvaný stridulace, kdy se speciální části těla otírají dohromady, aby vydávaly hluk. Obecně to dělají pouze mužští cvrčci; na vrcholcích jejich křídel je zvláštní struktura, zvaná škrabka. Když chtějí, aby jejich zvuk, zvednou křídla do úhlu 45 stupňů a čerpat škrabka jednoho křídla přes vrásky na spodní straně druhé křídlo, s názvem souboru. Je to trochu jako běžet prstem po zubech hřebenu.
Materiály
Venkovní teplota mezi 55 a 100 stupňů Fahrenheita (12 a 38 stupňů Celsia)—během večerní je ideální
Přístup na venkovní oblasti s cvrčky nebo nákup cvrčků ze zverimexu
Venkovní teploměr
Stopky
Kus scratch papír a tužku nebo pero
Příprava
Nastavit teploměr pro měření venkovní teploty v oblasti, kde budete pozorovat cvrčky.
zatímco je venku mezi 55 a 100 stupni F (a mějte na paměti, že večery jsou obvykle nejlepší pro slyšení cvrčků), jděte do oblasti, kde jsou cvrčci. Ujistěte se, že slyšíte nějaké cvrlikání.
alternativně, pokud si koupíte cvrčky, nastavte je venku v kleci ve stínu, který umožňuje, aby se k nim snadno dostal vnější vzduch. Počkejte, až uslyšíte cvrlikání.
postup
Vyberte si cvrlikání zvuk jednoho kriketu.
spočítejte, kolik cvrlikání kriket dělá za 14 sekund. Kolik? Zapište si toto číslo.
Udělejte to ještě dvakrát a počítejte, kolik cvrlikání kriket dělá ve dvou dalších 14sekundových intervalech. Zapište si tato čísla. Jak blízko byla čísla k sobě?
průměrný počet cvrlikání ve 14sekundových intervalech.
přidejte 40 k průměrnému počtu cvrlikání za 14 sekund. Tato rovnice (která je jednou z nejstarších a nejjednodušších rovnic kriketu a teploměru) je publikována v almanachu farmářů. Mělo by vám poskytnout přibližnou teplotu ve stupních F. podle kriketu, jaká je teplota?
Zkontrolujte teplotu na venkovním teploměru. Jak blízko je teplota založená na cvrlikání kriketu na čtení teploměru? Pokud se liší, o kolik se liší? Proč myslíš, že by mohly být jiné?
Extra: Chcete – li zjistit, jak přesné je použít kriket k určení teploty obecně, opakujte tuto aktivitu s různými venkovními teplotami (ale zůstaňte v rozmezí 55 až 100 stupňů F). Jak přesný je kriket při určování teploty, když je venku teplejší nebo chladnější? Jak přesné to vypadá celkově?
Extra: na základě farmářského almanachu můžete použít kriket k určení teploty ve stupních C počítáním počtu cvrlikání za 25 sekund, vydělením tohoto čísla 3 a přidáním 4. Podle kriketu, jaká je teplota ve stupních C? Jak přesné je to?
Extra: Pro pokročilé výzvu, porovnat, která rovnice dává nejlepší fit s vaším vypočtené údaje o teplotě: lineární Farmers‘ Almanac rovnice (používá se v této činnosti) nebo z Arrheniovy rovnice, která obsahuje exponenciální faktor. Informace o arrheniově rovnici naleznete v části „více k prozkoumání“ na další stránce. Která rovnice je nejpřesnější?
Extra: Porovnejte cvrlikání různých druhů cvrčků nebo různých druhů hmyzu, jako jsou katydidy. Který tvor dělá nejlepší „hmyzí teploměr“?
pozorování a výsledky
byla teplota založená na cvrlikání kriketu blízká skutečné venkovní teplotě teploměru a možná jen o několik stupňů F?
již v pozdních 1800s tam byly publikovány články poznamenat, že cvrlikání rychlost kriketu (nebo počet cvrlikání za sekundu, že to dělá) změny důsledně na základě venkovní teploty. Bylo publikováno mnoho rovnic popisujících vztah mezi počtem cvrlikání za sekundu a teplotou. Všechny tyto rovnice se mírně liší v závislosti na druhu kriketu. Pomocí této aktivity, možná jste zjistili, že kriket byl uvnitř 5 stupňů F teploty měřené pomocí venkovního teploměru, a pravděpodobně ještě blíž. Pokud budete opakovat tuto činnost několikrát, a zjistil, že na základě kriket cvrlikání, to bylo chladnější než teploměr číst, to by mohlo být, protože kriket byl dál od teplé budovy než byl teploměr, a/nebo proto, že kriket byl blíže k chladné půdy. Kriket zasněžených stromů je často uváděn jako nejpřesnější při předpovídání teploty. Pokud si chcete poslechnout příklady cvrlikání za horkých, teplých, chladných a chladných podmínek, podívejte se na zdroj na „Snowy Tree Cricket“ v části „více k prozkoumání“ níže.
Více prozkoumat
Zasněžený Strom Kriket Profesor Thomas Walker z University of Florida
Cvrček Polní od Great Plains Nature Center
rychlostní Konstanty a Arrheniovy Rovnice od Jima Clarka na Chemguide
Arrheniovy Rovnice z Shodor ve spolupráci s University of North Carolina v Chapel Hill
Zeptat, Kriket, „Co Je Teplota?“od Science Buddies

tato aktivita vám přináší ve spolupráci s Science Buddies