헬륨가스의 어떤원리 때문에 목소리도 잠시 변하고 질식할수도 있는건가요?
안녕하세요? 인천의 한 중학생이 온라인에서 구입한 헬륨가스를 마신 뒤 질식해 숨지는 사고가 발생하면서 헬륨가스 유통 관리를 강화해야 한다는 지적이 있다고 들었습니다.
헬륨가스를 마시면 목소리가 잠시 변하는 까닭에 장난스럽게 흡입하고 노는 어린이와 청소년이 적지 않지만 과도하게 마시면 질식할 위험이 있다는 사실은 잘 모르는 경우가 대부분이라 들었습니다.
헬륨가스의 어떤원리 때문에 목소리도 잠시 변하고 질식할수도 있는건가요?
목소리를 내는 소리의 진동수는 공기의 밀도에 따라 달라집니다.
밀도가 낮으면 빠르게 움지이고, 밀도가 높으면 천천히 움직입니다.
헬륨은 공기보다 밀도가 낮기 때문에 소리의 속도가 약 3배 빨라집니다.
속도가 빨라져 진동수가 높아지고 일시적으로 목소리가 변하게 됩니다.
유독가스를 마시게 되면 어지럽거나 고통이 생겨서 인체가 해로움을 인지합니다.
하지만 헬륨을 지나치게 흡입하면 질식이 되는 이유는,
비활성기체인 헬륨을 인체에서 감지하지 못하기 때문입니다.
따라서 산소 부족을 느끼지 못하고 계속 헬륨을 흡입하게 되고 결국 질식이 됩니다.
안녕하세요. 한선옥 과학전문가입니다.
헬륨가스는 수소 다음으로 가벼운 기체입니다
공기의 무게는 질소가 4/5 산소1/5 그밖에 이산화탄소 먼지 네온등과 같은 기체가 섞여있어요
성대가 떨려 사람의 귀에 소리가 전해도는데는 공기의 떨림을 이용하는데 헬륨가스를 들이마시면 헬륨기체의 진동이 공기의 진동보다
많아서(가볍기 때문) 높은소리가 납니다
소량 들이 마시는 것은 어떨지 모르지만 마시면 안되는 헬륨가스를 너무 많이 마시면 호흡곤란이 옵니다
교과서에 헬륨을 다룰때 목소리를 변조하여 실험을 하기도 하지만 반드시 위험성이 있다고 주의사항을 반드시 말해야 합니다
안녕하세요. 과학전문가 손영식입니다.
목소리가 변하는 원리와 질식할 가능성에 대한 원리는 다른데요, 두 가지를 나눠서 설명 드리겠습니다.
1. 목소리가 변하는 원리
목소리는 폐에서 나오는 공기가 성대를 통과하며 진동하여 나오게 되는데 그 진동수, 진폭, 파형에 따라 각각 목소리 높낮이, 크기, 형태를 결정하게 됩니다.
목소리를 결정하는 또 다른 요소는 입 안의 기체 종류인데, 여기서 헬륨에 의한 변화가 일어나게 됩니다. 헬륨의 밀도는 공기보다 낮아 공기보다 더 빨리 통과하게 되면서 목소리의 진동수가 증가합니다. 앞서 말씀 드린 것과 같이 진동수는 목소리 높낮이와 연관되어 있으므로 헬륨 가스로 인해 평소보다 높은 목소리가 나오게 됩니다.
2. 질식 가능성 관련 원리
많은 분이 아시는 바와 같이 공기는 대부분 질소와 산소로 이루어져 있습니다. 환경에 따라 그 비율이 조금은 변할 수 있지만 우리가 숨 쉴 수 있는 곳이라면 그 비율이 거의 똑같다고 볼 수 있습니다. 그런데, 헬륨 가스를 많이 마시게 되면 그 비율이 달라지게 되는 것이고 자동적으로 혈액에서 필요로 하는 산소를 충분히 공급할 수 없게 될 것입니다. 그래서 많은 양의 헬륨을 마시게 되면 질식할 가능성이 있는 것입니다.
도움이 되셨을까요?
늘 일상에서의 과학적 질문을 던지며 재미난 과학 원리를 알아가는 질문자되시기 바랍니다~
안녕하세요. 신동호 과학전문가입니다.
우리의 목소리는 공기라는 매질을 통해 중 파동 즉 주퍄수의 형태로 청각세포로 전달되어 들립니다
헬륨 가스를 마시면 목소리가 변하는 이유는 공기와 헬륨가스의 밀도 차이에서 발생합니다 즉 헬륨의 밀도가 공기의 밀도보다 훨씬 낮기 때문에 헬륨 가스를 통과 할때의 목소리의 속도가 훨씬 빠르죠~
소리의 속도가 빨라지면 진동수는 올라가서 일반 목소리보다 높은 옥타브로 목소리가 들리게 되는것입니다
즉 정리하자면
목소리 --> 밀도가 낮은 헬륨가스 통과 --> 목소리 속도 증가 --> 목소리 진동수 증가 --> 목소리 옥타브가 높은 음의 이상하고 우스꽝스런 목소리
감사합니다
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
헬륨을 마시면 우리 목소리가 바뀌는 것은 헬륨 풍선이 공기에 뜨는 것과 마찬가지로 헬륨의 '가벼운' 특성 때문이다. 소리의 진동수는 공기의 밀도에 반비례하며 공기 속 밀도가 높으면 천천히, 밀도가 낮으면 더 빠르게 움직이는 것이다
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
목소리를 내는것은 성대의 떨림에 의해 발생합니다.
성대가 더 많이 떨릴수록 음의 높이가높게되는데요,
헬륨가스는 일반 공기보다 밀도가 낮고 가볍기때문에 더 많은떨림이 발생합니다.
그리고 헬륨가스를 지속적으로 많은양을 흡입하면 헬륨가스가 폐에 가득차 숨을 쉬지않는것과 같습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이애지 과학전문가입니다.
헬륨가스는 우리가 일반적으로 호흡에 사용하는 공기에 비해
가벼운 기체입니다. 그래서 헬륨풍선은 입으로 분 풍선과 달리
땅으로 가라앉지 않고 위로 떠오르는 모습을 볼 수 있는데요.
소리의 전달은 공기의 진동으로 인해 이뤄지는데
헬륨가스를 마시고 말을 할 경우에는
날숨에 헬륨이 섞여서 나오기 때문에 말소리가 직선으로 퍼지지 못하고 위로 뜨게 됩니다.
이러한 현상에 의해 음파가 일반적인 상황과는 변조가 이뤄지게 되어, 목소리에 변조가 생기게 됩니다.
우리는 산소를 마시고 이산화탄소를 내뱉습니다. 이를 호흡이라고 하죠.
만약 몸에서 산소가 부족하다면 질식과 같은 사고가 발생할 수 있는데요.
실제 공기 속에는 70%가량의 질소가 섞여 있습니다.
하지만 질소는 우리의 호흡에 아무런 관계가 없는 공기이기 때문에
우리몸에는 질소량을 측정하는 기능을 하는 기관이 없습니다.
호흡이 부족하다는 것은 혈중 이산화탄소의 함량으로 파악하는데요.
헬륨가스를 과도하게 흡입할 시에도 마찬가지로 우리 몸에서는 위험을 감지하지 못하여
질식사고가 발생할 수 있습니다.
