sleutelbegrippen
temperatuur
Wiskunde
energie
chemische reacties
insecten
geluid
Inleiding
houdt u van het pulserende getjilp van krekels terwijl u in slaap valt? Het is een onmiskenbaar geluid. Sommige mensen vinden het geluid aangenaam en vredig, terwijl anderen vinden het luid en vervelend, vooral als een cricket gebeurt om toevlucht te vinden van de kou in een huis. Hoe je je ook voelt over krekels, hun tjirps bevatten een verrassende boodschap—ze kunnen de temperatuur rapporteren! In deze activiteit, zult u onderzoeken hoe de tjirps van deze kleine wezens kunnen worden gebruikt als een soort thermometer!
Achtergrond
Hoe is het chirp van een cricket gerelateerd aan de temperatuur? Krekels, zoals alle levende dingen, hebben veel chemische reacties gaande in hun lichaam, zoals reacties waardoor spieren samentrekken om tjilpen te produceren. Krekels, zoals alle insecten, zijn koudbloedig en nemen de temperatuur van hun omgeving aan. Dit beïnvloedt hoe snel deze chemische spierreacties kunnen optreden. Specifiek, beschrijft een formule genaamd de Arrhenius vergelijking de activering, of drempel, energie die nodig is om deze reacties te laten plaatsvinden. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt het gemakkelijker om een bepaalde activeringsenergie te bereiken, waardoor chemische reacties, zoals die waardoor een krekel kan tjirpen, sneller kunnen optreden. Omgekeerd, als de temperatuur daalt, vertraagt de reactiesnelheid, waardoor het getjilp mee afneemt.hoe maken krekels hun kenmerkende tjirp? Ze gebruiken een proces genaamd stridulatie, waarbij speciale lichaamsdelen worden ingewreven om een geluid te maken. Over het algemeen doen alleen mannelijke krekels dit; er is een speciale structuur op de toppen van hun vleugels, genaamd een schraper. Wanneer ze hun geluid willen maken, heffen ze hun vleugels op in een hoek van 45 graden en trekken de schraper van de ene vleugel over rimpels aan de onderkant van de andere vleugel, een bestand genaamd. Het is net alsof je met je vinger langs de tanden van een kam loopt.
materialen
buitentemperatuur tussen 55 en 100 Graden Fahrenheit (12 en 38 graden Celsius) – tijdens een avond is ideaal
Toegang tot een buitenruimte met krekels of aankoop van krekels bij een dierenwinkel
buitenthermometer
Stopwatch
stuk kraspapier en potlood of pen
Voorbereiding
Stel een thermometer op om de buitentemperatuur te meten in het gebied waar u de krekels zult observeren.
terwijl het buiten tussen de 55 en 100 graden F is (en rekening houdend met het feit dat ‘ s avonds meestal het beste is om krekels te horen tjilpen) ga naar het gebied waar krekels zijn. Zorg dat je wat getjilp hoort.
Als u krekels koopt, zet u ze ook buiten in een kooi in de schaduw, zodat de buitenlucht ze gemakkelijk kan bereiken. Wacht tot je getjilp hoort.
Procedure
Kies het getjilpgeluid van een enkele krekel.
tel hoeveel tjirps de krekel maakt in 14 seconden. Hoeveel? Schrijf dit nummer op.
doe dit nog twee keer, tel hoeveel tjirps de krekel maakt in twee intervallen van 14 seconden. Schrijf deze nummers op. Hoe dicht waren de nummers bij elkaar?
Gemiddeld het aantal chirps in de intervallen van 14 seconden.voeg 40 toe aan het gemiddelde aantal chirps in 14 seconden. Deze vergelijking (die een van de oudste en makkelijkst te gebruiken cricket-thermometer vergelijkingen) is gepubliceerd in de boeren Almanak. Het geeft je de temperatuur bij benadering in graden F. volgens de krekel, Wat is de temperatuur?controleer de temperatuur op de buitenthermometer. Hoe dicht is de temperatuur gebaseerd op de krekel chirps aan de thermometer lezing? Als ze anders zijn, hoeveel zijn ze dan anders? Waarom denk je dat ze anders zijn?
Extra: Om te zien hoe nauwkeurig het is om een cricket te gebruiken om de temperatuur in het algemeen te vertellen, herhaal deze activiteit met verschillende buitentemperaturen (maar blijf binnen de 55 – tot 100-graden F bereik). Hoe nauwkeurig is de krekel in het vertellen van de temperatuur wanneer het wordt warmer of kouder buiten? Hoe nauwkeurig lijkt het over het algemeen?
Extra: op basis van de Boerenalmanak kun je een krekel gebruiken om de temperatuur in graden C te vertellen door het aantal chirps in 25 seconden te tellen, dit getal te delen door 3 en dan 4 toe te voegen. Volgens de krekel, Wat is de temperatuur in graden C? Hoe nauwkeurig is dit?
Extra: vergelijk voor een geavanceerde uitdaging welke vergelijking het beste past bij uw berekende temperatuurgegevens: de lineaire Almanakvergelijkingen van boeren (gebruikt in deze activiteit) of de Arrhenius-vergelijking, die een exponentiële factor bevat. Informatie over de Arrhenius-vergelijking is te vinden in het gedeelte “meer te ontdekken” op de volgende pagina. Welke vergelijking is het meest accuraat?
Extra: vergelijk de tjirps van verschillende soorten krekels of verschillende insecten, zoals katydiden. Welk beestje maakt de beste “insectenthermometer”?
observaties en resultaten
was de temperatuur gebaseerd op de chirps van de krekel dicht bij de werkelijke temperatuur van de buitenthermometer, en misschien slechts een paar graden F?al in de late jaren 1800 zijn er artikelen gepubliceerd waarin wordt opgemerkt dat de tjirpsnelheid (of het aantal tjirps per seconde) van een cricket constant verandert op basis van de buitentemperatuur. Er zijn veel vergelijkingen gepubliceerd die de relatie beschrijven tussen het aantal chirps per seconde en de temperatuur. Deze vergelijkingen variëren allemaal enigszins, afhankelijk van de soort cricket. Met behulp van deze activiteit, kunt u hebben gevonden dat de cricket was binnen ongeveer 5 graden F van de temperatuur gemeten met behulp van de buitenthermometer, en waarschijnlijk nog dichterbij dan dat. Als je deze activiteit meerdere keren herhaalde en vond dat, gebaseerd op de chirps van de cricket, het kouder was dan de thermometer, dan kan dit zijn omdat de cricket verder weg was van een warm gebouw dan de thermometer was, en/of omdat de cricket dichter bij de koude grond was. De besneeuwde boom krekel wordt vaak genoemd als de meest nauwkeurige bij het voorspellen van de temperatuur. Als u wilt luisteren naar voorbeelden van het tjilpen onder warme, warme, koele en koude omstandigheden, check out de bron op de “besneeuwde boom Cricket” in de “meer te verkennen” sectie hieronder.Snowy Tree Cricket van Professor Thomas Walker aan de Universiteit van Florida Field Cricket van Great Plains Nature Center Tariefconstanten en de Arrhenius vergelijking van Jim Clark op Chemguide de Arrhenius vergelijking van Shodor in samenwerking met de Universiteit van North Carolina op Chapel Hill vraag aan een Cricket: “Wat Is de temperatuur?”from Science Buddies

deze activiteit werd u aangeboden in samenwerking met science Buddies