헬륨가스에 대해 질문드립니다.
방송에서 보면 헬륨가스를 마시면(풍선으로) 목소리가 신기하게 변하는 걸 볼 수 있었는데, 무슨 원리인지 궁금합니다.
실제로 헬륨가스를 접하지는 못하고 방송에서만 보니까 더욱 신기하더라구요. 그리고 시간이 지나면 점점 제 목소리를 찾는 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
헬륨 원자는 공기안에 들어있는 여러 분자들보다 가벼운성질이 있습니다.
때문에 성대를 지나면서 헬륨가스는 더 많은 떨림을 일으킵니다. 그래서 목소리의 주파수가 올라가고 음의 높이가 올라갑니다.
시간이지날수록 폐에있던 헬륨가스의 양이 적어지므로 되돌아오게 됩니다.
감사합니다.
목소리는 폐에서 나오는 공기가, 목 아랫부분에 있는 성대를 통과한 다음 발성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어 집니다.
풍선에 가득찬 헬륨을 들이 마시게 되면, 입안, 폐의 일부가 공기가 아닌 헬륨으로 차게 됩니다. 즉, 소리의 전달매개체인, 매질이 공기에서 헬륨으로 바뀌게 되는 것입니다. 즉 밀도가 낮아졌습니다. 그러므로 입안에 헬륨이 있는 상태에서 말을 하게 되는 경우, 소리의 속도가 2.7배 빨라, 같은 시간 안에 더 많은 진동을 만들어 내게 되어 진동수도 약 2.7배 높아집니다. 그 결과 목소리는 평상시보다 2.7 높은 소리로 나오게 되는 것입니다.
헬륨은 독성을 띠지 않고 매우 안정적이여서 적당량을 흡입하면, 사람에게 무해한 기체입니다. 하지만 숨을 쉬지 않고 계속해서 헬륨만을 흡입할 경우 혈중 산소농도가 지속적으로 내려가 어지럼증, 심하면 기절까지 이를 수 있습니다. 헬륨놀이를 한다면 중간중간 숨을 쉬어 폐속에 산소를 보충해 주어야 합니다.
목소리를 내는 소리의 진동수는 공기의 밀도에 따라 달라집니다.
이때 진동수는 밀도가 낮으면 빠르게 움직이고, 밀도가 높으면 천천히 움직입니다.
그리고 헬륨은 공기보다 밀도가 낮으므로 소리의 속도가 3배 정도 빨라집니다.
속도가 빨라져 진동수가 높아지고 일시적으로 목소리가 변하게 됩니다.
시간이 지나면 헬륨이 사라지게 되니 원상복구가 됩니다.
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.
헬륨가스목소리가 변하는
이런 현상은 밀도의 차이때문인데요.
보통 공기의 밀도는 29g/㎤
이 때 공기를 통과하는 소리의 속도는
0도일 때 약 331m/s 입니다.
하지만 헬륨 가스는 같은 0도일 때
밀도는 4g/㎤로 공기보다 훨씬 낮습니다.
그렇기 때문에 공기보다 밀도가 낮아
헬륨을 통과하는 소리의 속도가 공기를 통과할 때보다
2.7배나 빨라지는 것을 확인할 수 있죠.
공기보다 밀도가 낮다는 것은 헬륨을 이루고 있는
물질들이 공기보다 덜 뭉쳐 있다는 뜻인데요.
그래서 소리가 더 빨리 지나갈 수 있죠.
이 때문에 성대의 진동수도 2.7배 늘어나면서
평소보다 높은 소리를 내는 겁니다.
이러한 현상은 트럼펫 같은 관 악기 안에
헬륨가스를 채우고 연주해도 목소리와 마찬가지로
높은 음이 나온다고 해요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
일단 헬륨은 공기보다 밀도가 낮습니다. 가볍죠. 그래서 헬륨을 주입한 풍선은 둥둥 잘 뜨는것을 확인하실수 있습니다. 헬륨가스를 먹게되면 폐에 헬륨이 차게되는데, 헬륨은 체내로 흡수되지않고 입 밖으로 다시 나옵니다. 그리고 우리가 말을 하거나 소리를 내는것은 성대의 진동에 의해나는것입니다. 그런데 평소 공기를 마시고 공기가 입 밖으로 나오면서 성대를 진동시켜 목소리를 내는데, 헬륨을 마시게 되면 헬륨이 우리의 성대를 떨리게합니다. 헬륨은 공기보다 가벼워 성대를 지나는 속력도 공기에 비해 훨씬 빠릅니다. 그래서 헬륨을 마셨을때 성대가 더 빨리 진동하게 되는것이고 빨라진 진동수는 높은 소리를 나게 하는 것입니다.
헬륨은 반응성이 낮은 기체로 우리 몸에 들어오게 되면 별 반응 없이 그대로 공기중으로 나갑니다. 그래서 천천히 원래의 목소리를 찾는 것이죠.
도움이 되셨길 바라며, 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
우리의 목소리는 주변 공기를 매질로 삼아서 진동을 통해 전달합니다.
헬륨가스를 마시게 되면 주변 공기가 헬륨이 되어 가벼워지게 되는데요. 가벼워진 만큼 매질의 진동수가 증가하면서 목소리가 변하게 되는것입니다.
안녕하세요. 진솔한 과학전문가입니다.
헬륨을 흡입하고 나면 목소리가 변하는 이유는 다음과 같습니다.
1. 헬륨은 공기보다 밀도가 3배 가량 낮습니다. 즉 가볍습니다.
2. 소리의 진동수는 공기의 밀도에 따라 달라집니다. 밀도가 낮으면 빠르게, 밀도가 높으면 천천히 진동합니다.
3. 소리의 진동수가 높으면 고음으로 낮으면 저음으로 들립니다.
쭉 들이마신 후 목소리를 내면 흡입했던 헬륨이 배출되면서 공기보다 밀도가 낮아 소리의 진동수가 높아지고
그로인해 일시적으로(헬륨이 모두 나갈 때까지) 목소리가 높게 변하게 됩니다.
도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
안녕하세요. 한만전 과학전문가입니다.
소리가 기체를 통과하는 속도의 차이때문에 생기는 현상입니다. 온도 0일때 동일조건에서 공기의 밀도는 29g/cm3 이고 소리가 통과하는 속도는 331m/s이고, 헬륨은 밀도가 4g/cm3으로 밀도가 작아 소리가통과하는 속도는 공기보다 약 2.7배 빠릅니다. 하여 평소보다 높고 빠르게 들리는 것입니다.
