nøglebegreber
temperatur
matematik
energi
kemiske reaktioner
insekter
lyd
introduktion
elsker du at høre crickets pulserende kvidre, når du falder i søvn? Det er en umiskendelig lyd. Nogle mennesker finder lyden behagelig og fredelig, mens andre finder det højt og irriterende, især hvis en cricket tilfældigvis finder tilflugt fra kulden inde i et hjem. Men du føler dig om crickets, deres chirps holder en overraskende besked-de kan rapportere temperaturen! I denne aktivitet, vil du undersøge, hvordan de kvidrer af disse små skabninger kan bruges som en slags termometer!
baggrund
Hvordan er en crickets chirp relateret til temperatur? Crickets, som alle levende ting, har mange kemiske reaktioner, der foregår inde i deres kroppe, såsom reaktioner, der gør det muligt for musklerne at trække sig sammen for at producere kvidrende. Crickets, som alle insekter, er koldblodede og tager temperaturen på deres omgivelser. Dette påvirker, hvor hurtigt disse kemiske muskelreaktioner kan forekomme. Specifikt beskriver en formel kaldet Arrhenius-ligningen den aktivering eller tærskel, der kræves for at få disse reaktioner til at forekomme. Når temperaturen stiger, bliver det lettere at nå en bestemt aktiveringsenergi, hvorved kemiske reaktioner, såsom dem, der tillader en cricket at kvitre, kan forekomme hurtigere. Omvendt, når temperaturen falder, sænkes reaktionshastighederne, hvilket får kvitringen til at falde sammen med den.
Hvordan får crickets deres karakteristiske chirp? De bruger en proces kaldet stridulation, hvor specielle kropsdele gnides sammen for at gøre en støj. Generelt gør kun mandlige crickets dette; der er en særlig struktur på toppen af deres vinger, kaldet en skraber. Når de vil lave deres lyd, løfter de vingerne i en 45 graders vinkel og trækker skraberen på den ene Vinge over rynker på undersiden af den anden vinge, kaldet en fil. Det er lidt som at køre fingeren langs tænderne på en kam.
materialer
udetemperatur mellem 55 og 100 grader Fahrenheit (12 og 38 grader Celsius)—i løbet af en aften er ideel
adgang til et udendørs område med crickets eller køb crickets fra en dyrehandel
udendørs termometer
stopur
stykke ridsepapir og blyant eller pen
Forberedelse
Opsæt et termometer til måling af udetemperaturen i det område, hvor du vil observere crickets.
mens det er mellem 55 og 100 grader F udenfor (og husk at aftener normalt er bedst til at høre crickets chirping) gå til det område, hvor crickets er. Sørg for at høre nogle kvidrende.
Alternativt, hvis du køber fårekyllinger, skal du sætte dem udenfor i et bur i skyggen, der gør det muligt for udeluften let at nå dem. Vent, indtil du hører kvidre.
Procedure
Vælg den kvidrende lyd af en enkelt cricket.
Tæl hvor mange kvidrer cricket gør i 14 sekunder. Hvor mange? Skriv dette nummer ned.
Gør dette to gange mere, tæller hvor mange chirps cricket gør i to yderligere 14 sekunders intervaller. Skriv disse tal ned. Hvor tæt var tallene på hinanden?
gennemsnit antallet af chirps i 14-sekunders intervaller.
Tilføj 40 til det gennemsnitlige antal chirps på 14 sekunder. Denne ligning (som er en af de ældste og nemmeste at bruge cricket-termometer ligninger) er offentliggjort i Farmers’ Almanac. Det skal give dig den omtrentlige temperatur i grader F. ifølge cricket, hvad er temperaturen?
Kontroller temperaturen på det udendørs termometer. Hvor tæt er temperaturen baseret på cricket chirps til termometeraflæsningen? Hvis de er forskellige, hvor meget er de forskellige? Hvorfor tror du, de kan være forskellige?
ekstra: For at se, hvor nøjagtigt det er at bruge en cricket til at fortælle temperaturen generelt, gentag denne aktivitet med forskellige udetemperaturer (men hold dig inden for 55 – til 100-graders F-området). Hvor præcis er cricket ved at fortælle temperaturen, når den bliver varmere eller koldere udenfor? Hvor præcist virker det generelt?
ekstra: baseret på landmændenes Almanak kan du bruge en cricket til at fortælle temperaturen i grader C ved at tælle antallet af kvidre på 25 sekunder, dividere dette tal med 3 og derefter tilføje 4. Ifølge cricket, hvad er temperaturen i grader C? Hvor præcist er dette?
ekstra: for en avanceret udfordring skal du sammenligne, hvilken ligning der passer bedst til dine beregnede temperaturdata: de lineære landmænds Almanakligninger (brugt i denne aktivitet) eller Arrhenius-ligningen, som indeholder en eksponentiel faktor. Oplysninger om Arrhenius-ligningen findes i afsnittet “mere at udforske” på Næste side. Hvilken ligning er mest præcis?
ekstra: Sammenlign chirps af forskellige arter af crickets eller forskellige insekter helt, såsom katydider. Hvilken critter gør det bedste”insekttermometer”?
observationer og resultater
var temperaturen baseret på cricket ‘ s chirps tæt på den faktiske udendørs termometer temperatur, og måske slukket med kun et par grader F?så langt tilbage som i slutningen af 1800-tallet er der blevet offentliggjort artikler, der bemærker, at en crickets chirprate (eller antallet af chirps pr. Der har været mange ligninger offentliggjort beskriver forholdet mellem antallet af chirps per sekund og temperaturen. Disse ligninger varierer alle lidt afhængigt af arten af cricket. 5 grader F af temperaturen målt ved hjælp af det udendørs termometer, og sandsynligvis endnu tættere end det. Hvis du gentog denne aktivitet flere gange og fandt ud af, at det var koldere end termometeret, der blev læst, kunne det skyldes, at cricket var længere væk fra en varm bygning end termometeret var, og/eller fordi cricket var tættere på den kolde jord. Sneklædte træ cricket er ofte citeret som den mest præcise til at forudsige temperatur. Hvis du vil lytte til eksempler på, at det kvitrer under varme, varme, kølige og kolde forhold, skal du tjekke ressourcen på “snedækket Træcricket” i afsnittet “mere at udforske” nedenfor.
mere at udforske
snedækket træ Cricket fra Professor Thomas rollator ved University of Florida
felt Cricket fra Great Plains Nature Center
Bedøm konstanter og Arrhenius ligningen fra Jim Clark i Chemguide
Arrhenius ligningen fra Shodor i samarbejde med University of North Carolina i Chapel Hill
Spørg en Cricket, “Hvad er temperaturen?”fra Science Buddies

denne aktivitet bragt til dig i partnerskab medscience Buddies