Concetti chiave
Temperatura
Matematica
Energia
Reazioni chimiche
Insetti
Suono
Introduzione
Ti piace sentire il cinguettio pulsante dei grilli mentre ti addormenti? È un suono inconfondibile. Alcune persone trovano il suono piacevole e tranquillo mentre altri lo trovano forte e fastidioso, soprattutto se un grillo capita di trovare rifugio dal freddo all’interno di una casa. Tuttavia si sente di grilli, i loro cinguettii tenere un messaggio sorprendente-possono segnalare la temperatura! In questa attività, potrai indagare come i cinguettii di queste piccole creature possono essere utilizzati come una sorta di termometro!
Sfondo
In che modo il cinguettio di un grillo è correlato alla temperatura? Grilli, come tutti gli esseri viventi, hanno molte reazioni chimiche in corso all’interno dei loro corpi, come le reazioni che permettono ai muscoli di contrarsi per produrre cinguettio. I grilli, come tutti gli insetti, sono a sangue freddo e assumono la temperatura dell’ambiente circostante. Ciò influenza la rapidità con cui possono verificarsi queste reazioni muscolari chimiche. In particolare, una formula chiamata equazione di Arrhenius descrive l’attivazione, o soglia, energia necessaria per rendere queste reazioni si verificano. All’aumentare della temperatura, diventa più facile raggiungere una certa energia di attivazione, consentendo in tal modo reazioni chimiche, come quelle che consentono a un grillo di cinguettare, di verificarsi più rapidamente. Al contrario, quando la temperatura scende, le velocità di reazione rallentano, causando il cinguettio a diminuire insieme ad esso.
Come fanno i grilli a fare il loro cinguettio distintivo? Usano un processo chiamato stridulazione, in cui parti del corpo speciali vengono strofinate insieme per fare rumore. Generalmente solo i grilli maschi lo fanno; c’è una struttura speciale sulla sommità delle loro ali, chiamata raschietto. Quando vogliono fare il loro suono, alzano le ali ad un angolo di 45 gradi e disegnano il raschietto di un’ala attraverso le rughe sul lato inferiore dell’altra ala, chiamato file. È un po ‘ come far scorrere il dito lungo i denti di un pettine.
Materiali
temperatura Esterna compresa tra i 55 e 100 gradi Fahrenheit (12 e 38 gradi Celsius)—durante una serata ideale
Accesso a un’area all’aperto con grilli o acquistare grilli da un negozio di animali
termometro Esterno
Cronometro
Pezzo di carta zero e matita o una penna
Preparazione
Impostare un termometro per misurare la temperatura esterna nella zona dove si potranno osservare i grilli.
Mentre è tra i 55 ei 100 gradi F all’esterno (e tenendo presente che le serate sono di solito migliori per sentire i grilli cinguettare) vai nella zona in cui sono i grilli. Assicurati di sentire qualche cinguettio.
In alternativa, se si acquista grilli, metterli fuori in una gabbia all’ombra che permette all’aria esterna di raggiungerli facilmente. Aspetta di sentire il cinguettio.
Procedura
Scegliere il suono cinguettio di un singolo grillo.
Contare quanti cinguettii il cricket fa in 14 secondi. Quanti? Scrivi questo numero.
Fai questo altre due volte, contando quanti cinguettii fa il cricket in altri due intervalli di 14 secondi. Scrivi questi numeri. Quanto erano vicini i numeri l’uno all’altro?
Media del numero di cinguettii negli intervalli di 14 secondi.
Aggiungere 40 al numero medio di cinguettii in 14 secondi. Questa equazione (che è uno dei più antichi e più facile da usare equazioni grillo-termometro) è pubblicato in Almanacco degli agricoltori. Dovrebbe darti la temperatura approssimativa in gradi F. Secondo il cricket, qual è la temperatura?
Controllare la temperatura sul termometro esterno. Quanto è vicina la temperatura basata sui cinguettii del cricket alla lettura del termometro? Se sono diversi, di quanto sono diversi? Perché pensi che potrebbero essere diversi?
Extra: Per vedere quanto sia preciso usare un cricket per indicare la temperatura in generale, ripetere questa attività con diverse temperature esterne (ma rimanere entro il range F da 55 a 100 gradi). Quanto è preciso il cricket a dire la temperatura quando sta diventando più caldo o più freddo fuori? Quanto accurato sembra nel complesso?
Extra: Basato sull’Almanacco dei contadini, puoi usare un grillo per dire la temperatura in gradi C contando il numero di cinguettii in 25 secondi, dividendo questo numero per 3 e quindi aggiungendo 4. Secondo il cricket, qual è la temperatura in gradi C? Quanto è accurato questo?
Extra: Per una sfida avanzata, confronta quale equazione si adatta meglio ai dati di temperatura calcolati: le equazioni lineari dell’Almanacco degli agricoltori (utilizzate in questa attività) o l’equazione di Arrhenius, che contiene un fattore esponenziale. Informazioni sull’equazione di Arrhenius possono essere trovate nella sezione “Altro da esplorare” nella pagina successiva. Quale equazione è più accurata?
Extra: Confronta i cinguettii di diverse specie di grilli o insetti diversi del tutto, come i katydids. Quale creatura rende il miglior “termometro per insetti”?
Osservazioni e risultati
La temperatura era basata sui cinguettii del grillo vicino alla temperatura effettiva del termometro esterno, e forse solo di pochi gradi F?
Nel lontano 1800 ci sono stati articoli pubblicati notando che il tasso di chirp di un grillo (o il numero di cinguettii al secondo che fa) cambia costantemente in base alla temperatura esterna. Sono state pubblicate molte equazioni che descrivono la relazione tra il numero di cinguettii al secondo e la temperatura. Queste equazioni variano leggermente, a seconda della specie di cricket. Usando questa attività, potresti aver scoperto che il cricket era a circa 5 gradi F della temperatura misurata usando il termometro esterno, e probabilmente anche più vicino di quello. Se hai ripetuto questa attività più volte e hai scoperto che, in base ai cinguettii del cricket, era più freddo del termometro letto, questo potrebbe essere perché il cricket era più lontano da un edificio caldo di quanto lo fosse il termometro, e/o perché il cricket era più vicino al terreno freddo. Il grillo albero innevato è spesso citato come il più preciso a predire la temperatura. Se si desidera ascoltare esempi di esso cinguettio in condizioni di caldo, caldo, freddo e freddo, controllare la risorsa sul ” Snowy Tree Cricket “nella sezione” Più da esplorare ” qui sotto.
per esplorare
Albero Innevato Grillo dal Professor Thomas Walker presso l’Università della Florida
Campo di Cricket da Great Plains Nature Center
le Costanti di velocità e l’Equazione di Arrhenius da Jim Clark a Chemguide
L’Equazione di Arrhenius da Shodor in collaborazione con L’Università di North Carolina a Chapel Hill
Chiedi un Grillo, “che Cosa È la Temperatura?”da Science Buddies

Questa attività ti ha portato in collaborazione Conscience Buddies