nyckelbegrepp
temperatur
matematik
energi
kemiska reaktioner
insekter
ljud
introduktion
Älskar du att höra den pulserande kvitten av syrsor när du somnar? Det är ett omisskännligt ljud. Vissa människor tycker att ljudet är behagligt och fridfullt medan andra tycker att det är högt och irriterande, särskilt om en cricket råkar hitta tillflykt från förkylningen i ett hem. Men du känner syrsor, deras kvittrar hålla en överraskande meddelande – de kan rapportera temperaturen! I den här aktiviteten undersöker du hur chirps av dessa små varelser kan användas som en slags termometer!
Bakgrund
Hur är en crickets chirp relaterad till temperatur? Crickets, som alla levande saker, har många kemiska reaktioner som pågår inuti sina kroppar, till exempel reaktioner som gör att musklerna kan komma i kontakt för att producera kvittring. Crickets, som alla insekter, är kallblodiga och tar temperaturen i sin omgivning. Detta påverkar hur snabbt dessa kemiska muskelreaktioner kan uppstå. Specifikt beskriver en formel som kallas Arrhenius ekvationen aktiveringen, eller tröskeln, energi som krävs för att få dessa reaktioner att inträffa. När temperaturen stiger blir det lättare att nå en viss aktiveringsenergi, vilket gör att kemiska reaktioner, såsom de som tillåter en cricket att kvittra, kan ske snabbare. Omvänt, när temperaturen sjunker, reaktionshastigheterna sakta, vilket gör att kvittringen minskar tillsammans med den.
hur gör syrsor deras distinkta chirp? De använder en process som kallas stridulation, där speciella kroppsdelar gnids ihop för att göra ett ljud. I allmänhet gör bara manliga syrsor detta; det finns en speciell struktur på vingarna, kallad en skrapa. När de vill göra sitt ljud lyfter de sina vingar i 45 graders vinkel och drar skrapan på en vinge över rynkor på undersidan av den andra vingen, kallad en fil. Det är ungefär som att köra fingret längs tänderna på en kam.
Material
utomhustemperatur mellan 55 och 100 grader Fahrenheit (12 och 38 grader Celsius)—under en kväll är idealisk
tillgång till ett utomhusområde med syrsor eller köp syrsor från en djuraffär
utomhustermometer
stoppur
Bit reppapper och penna eller penna
förberedelse
Ställ in en termometer för att mäta utomhustemperaturen i det område där du kommer att observera syrsorna.
medan det är mellan 55 och 100 grader F utanför (och med tanke på att kvällarna vanligtvis är bäst för att höra syrsor kvittrar) gå till det område där syrsor är. Se till att du hör lite chirping.
alternativt, om du köper syrsor, sätt dem ute i en bur i skuggan som gör att uteluften lätt kan nå dem. Vänta tills du hör chirping.
procedur
plocka ut kvittrande ljudet av en enda cricket.
räkna hur många chirps cricket gör på 14 sekunder. Hur många? Skriv ner det här numret.
gör detta två gånger och räkna hur många chirps cricket gör i ytterligare två 14 sekunders intervall. Skriv ner dessa siffror. Hur nära var siffrorna till varandra?
genomsnitt antalet chirps i 14 sekunders intervall.
Lägg till 40 till det genomsnittliga antalet chirps på 14 sekunder. Denna ekvation (som är en av de äldsta och enklaste att använda cricket-termometer ekvationer) publiceras i Farmers’ Almanac. Det bör ge dig den ungefärliga temperaturen i grader F. enligt cricket, vad är temperaturen?
kontrollera temperaturen på utomhustermometern. Hur nära är temperaturen baserad på cricket chirps till termometerns läsning? Om de är olika, hur mycket är de olika? Varför tror du att de kan vara olika?
Extra: För att se hur exakt det är att använda en cricket för att berätta temperaturen i allmänhet, upprepa denna aktivitet med olika utomhustemperaturer (men håll dig inom 55 – till 100-graders F-intervallet). Hur exakt är cricket på att berätta temperaturen när det blir varmare eller kallare ute? Hur exakt verkar det övergripande?
Extra: baserat på böndernas almanacka kan du använda en cricket för att berätta temperaturen i grader C genom att räkna antalet chirps på 25 sekunder, Dela detta nummer med 3 och sedan lägga till 4. Enligt cricket, vad är temperaturen i grader C? Hur exakt är detta?
Extra: för en avancerad utmaning, jämför vilken ekvation som passar bäst med dina beräknade temperaturdata: de linjära böndernas Almanackekvationer (används i denna aktivitet) eller Arrhenius-ekvationen, som innehåller en exponentiell faktor. Information om Arrhenius ekvation finns i avsnittet ”mer att utforska” på Nästa sida. Vilken ekvation är mest exakt?
Extra: jämför chirps av olika arter av syrsor eller olika insekter helt och hållet, såsom katydids. Vilken critter gör den bästa ”insektstermometern”?
observationer och resultat
var temperaturen baserad på crickets chirps nära den faktiska utomhustermometertemperaturen, och kanske av med bara några grader F?
så långt tillbaka som i slutet av 1800-talet har det publicerats artiklar som noterar att en crickets chirp-hastighet (eller antal chirps per sekund som det gör) ändras konsekvent baserat på utomhustemperaturen. Det har publicerats många ekvationer som beskriver förhållandet mellan antalet chirps per sekund och temperaturen. Dessa ekvationer varierar alla något, beroende på arten av cricket. Med hjälp av denna aktivitet kanske du har funnit att cricket var inom cirka 5 grader F av temperaturen uppmätt med hjälp av utomhustermometern, och förmodligen ännu närmare än så. Om du upprepade denna aktivitet flera gånger och fann att det, baserat på crickets chirps, var kallare än termometern läst, kan det bero på att cricket var längre bort från en varm byggnad än termometern var och/eller för att cricket var närmare den kalla jorden. Snowy tree cricket citeras ofta som den mest exakta vid förutsägelse av temperatur. Om du vill lyssna på exempel på att det kvittrar under varma, varma, svala och kalla förhållanden, kolla in resursen på ”Snowy Tree Cricket” i avsnittet ”mer att utforska” nedan.
mer att utforska
snöig träd Cricket från Professor Thomas Walker vid University of Florida
fält Cricket från Great Plains Nature Center
Rate konstanter och Arrhenius ekvationen från Jim Clark på Chemguide
Arrhenius ekvationen från Shodor i samarbete med University of North Carolina på Chapel Hill
Fråga en Cricket, ”Vad är temperaturen?”från Science Buddies

denna aktivitet kom till dig i samarbete medscience Buddies