헬륨 가스의 특성에 대해 알려주세요..

Question

풍선 안에 헬륨 가스를 가득 채워 넣으면 손을 놓았을 때 하늘 위로 스스로 떠오르게 현상이 나타나며, 헬륨 가스를 마시면 이상한 목소리로 변하게 되는데, 왜 그런지 헬륨가스의 특성에 대해 알려주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

헬륨은 원자번호 2번으로 원자량이 4이며, 헬륨 가스는 공기보다 가벼운 밀도와 빠른 소리 전달 속도라는 독특한 성질을 가지고 있습니다.

​풍선이 하늘로 떠오르는 것은 밀도와 부력 때문으로 공기는 질소와 산소로 이루어져 있으며 헬륨보다 약 7배나 무겁습니다.

따라서 공기 속에 헬륨을 채운 풍선을 놓으면 주변 공기가 풍선을 위로 밀어 올리는 부력이 작용하여 스스로 떠오르게 되는 것입니다.

다음으로 목소리가 변하는 것은 소리의 속도 차이 때문으로 소리는 기체가 가벼울수록 더 빠르게 전달되는데, 헬륨 속에서 소리의 속도는 공기 중보다 약 3배나 빠릅니다.

헬륨을 마신 채 말을 하면 성대의 진동이 입안을 훨씬 빠르게 통과하면서 주파수가 높아져 평소보다 높고 가느다란 목소리가 나오게 되는 것입니다.

​이처럼 헬륨은 가벼운 성질 덕분에 풍선을 띄우고 목소리를 변하게 만들지만, 너무 많이 마시면 체내 산소 부족으로 질식할 위험이 있으니 주의해야 합니다.