Наверное каждый из нас знает, что если вдохнуть немного газа из гелиевого шарика, то голос станет тоньше и будет звучать смешно. Но не каждый сможет ответить почему от гелия меняется голос при вдыхании газа?! А всё потому что у гелия значительно ниже плотность. Голосовые связки упруго вибрируют в потоке воздуха. А так как плотность гелия в семь раз ниже воздуха, то значит он намного меньше нагружает связки, из-за чего они колеблются с большей частотой и голос становится писклявым и смешным.
Теперь давайте подробнее рассмотрим как и почему от гелия меняется голос. Механика голоса человека является удивительным биологическим явлением. Все начинается с того, что воздух через гортань попадает в легкие и затем в виде углекислого газа покидает лёгкие опять же через гортань. Этим можно манипулировать несколькими способами. Например, вы можете выпустить воздух, и все, что слышно другими, — это звук дыхания. Если же нужно что-то сказать — в дело включаются мышцы гортани и голосовые связки.
Воздух в ваших легких подталкивает расслабление вашей диафрагмы. Затем он проходит через вашу трахею и попадает в небольшое отверстие, имеющее две складки кожи (голосовые связки) по обе стороны от нее, в форме буквы V. Поскольку мышцы, которые управляют Вашим голосом, напрягаются и расслабляются, они создают вибрацию шнуров. Когда эти шнуры вибрируют, они высвобождают импульсы воздуха. Напряжение в этих мышцах создает различия в частоте. Чем выше напряжение, тем выше частота и, следовательно, выше голос. Эта частота измеряется в герцах (ну то есть сколько раз в секунду это повторяется). Например, почти все человеческие речевые звуки обычно варьируются от 200 герц до 8000 герц.
Выйдя из голосового окна, воздух перемещается в область вашего рта, которую можно неофициально назвать вашим голосовым трактом. Когда вы манипулируете своим языком, челюстью и губами, вы можете изменять резонансные частоты, созданные вашими голосовыми связями, воспроизводя много разных звуков речи.
Звук,создаваемый воздухом текущим на разных частотах и резонансах, создает наш голос. Еще одним фактором, влияющим на шаг, является толщина голосовых связок. Чем толще складки кожи, тем глубже голос и наоборот — тоньше складки и тоньше голос.
Итак, теперь давайте поговорим о воздухе, который выходит из ваших легких. Количество молекул в фиксированном объеме газа, как и объем воздуха в легких, не изменяется с типом газа (при условии, что давление достаточно низкое). Пока температура и давление одинаковы, не имеет значения, является ли это гелием или воздухом, количество молекул одинаковое. Масса этих молекул затем измеряется атомным весом. Атомный вес — безразмерная физическая величина (поэтому он работает так хорошо для газа, который не обязательно имеет заданный размер). Это отношение средней массы атомов элемента по сравнению с 1/12 массы атома углерода-12. Все это в основном означает, что чем выше число, тем тяжелее газ.
Гелий имеет атомный вес 4.002602. Воздух, который составляет приблизительно 80% азота, имеет разные характеристики в зависимости от окружающей среды. Из-за этого его фактический атомный вес невозможно точно определить. Однако, как правило, это примерно в семь раз тяжелее гелия.
Итак, почему от гелия меняется голос при вдыхании газа?! Ответ заключается в том, как звуковые волны проходят через данный газ. Чем плотнее или тяжелее газ, тем медленнее будет звуковая волна. Гелий намного легче воздуха. Тогда скорость звуковой волны через гелий будет намного выше. Поэтому, вдыхая гелий и используя его в качестве источника воспринимаемого звука, вы просто увеличиваете скорость или частоту голоса. Вы не меняете высоту тона, так как ваши голосовые связки вибрируют с той же скоростью, что и при использовании воздуха. Вы также не меняете конфигурацию своего голосового тракта. Поэтому, в то время как базовая частота аккордов остается неизменной, частота звука, слышимого другими, увеличивается из-за волны, проходящей через гелий намного быстрее, чем через воздух.
В последнее время вырос интерес к такому химическому веществу, как гексафторид серы. Этому способствовали развлекательные передачи на телевидении, среди которых наиболее известны «Хорошие шутки» и «Разрушители мифов». Особенно заинтересовал многих тот факт, что с помощью этого вещества можно менять тембр голоса - он становится очень низким. Люди решили, что это прекрасная идея и прочего досуга. Если есть спрос, будут и предложения: в интернете нетрудно найти объявления о продаже гексафторида серы. Но, прежде чем кидаться покупать это вещество, нелишним будет разобраться, что оно собой представляет и насколько безопасно для человека.
Гексафторид серы, он же - SF6, он же - шестифтористая сера, он же - элегаз, - неорганическое химическое соединение. Известно оно уже более 100 лет и примерно столько же успешно используется человеком в своих целях. Химические свойства: инертный, нетоксичный, тяжёлый газ (в 5 раз тяжелее воздуха). Вещество абсолютно бесцветно, обладает высокой и высоким пробивным напряжением. Возможны два пути его образования - из простых веществ и при разложении сложных фторидов серы. Благодаря своим физико-химическим свойствам используется как диэлектрик в электротехнической промышленности, как технологическая среда - в электронной промышленности, а также как инертная среда для получения сплавов - в металлургии. В последнее время элегаз (сокращение от «электрический газ») применяется при как огнетушащее средство. Это основные сферы применения гексафторида серы.
Но развлекательное телевидение расширило область применения этого вещества и популяризировало его. Причиной этому послужила его способность изменять человеческий голос: если вдохнуть гексафторид серы, голос станет чудовищно,
неестественно низким. Интересно, почему такое происходит? Нередко можно встретить мнение, что элегаз действует на вызывает их кратковременный отёк и таким образом «понижает» голос. Это совсем не так. Дело в том, что сами по себе не образуют громкого звука. человека помимо связок включает в себя ещё и резонаторы. Один из таких резонаторов - глотка. На тембр голоса влияет, прежде всего, среда этого резонатора. Если эта среда - воздух, то мы слышим обыкновенный, привычный всем голос. Но стоит изменить среду, и мы услышим другой, совершенно чужой голос. Объясняется это следующим принципом: чем легче газ и быстрее движение его молекул, тем выше будет голос. И наоборот: чем тяжелее газ, тем медленнее движение молекул, тем ниже тембр. Гелий легче воздуха, поэтому при вдыхании этого газа голос становится писклявым, очень тонким. Гексафторид серы, как уже говорилось, в 5 раз тяжелее, и если вдохнуть его, голос станет грубым и низким. Вот и всё: такой забавный эффект элегаза объяснятся кратковременным изменением среды резонатора. Вдыхание этого вещества не способно нанести вреда организму, если оно не содержит посторонних примесей.
Если вы захотите приобрести гексафторид серы, цена не должна быть для вас определяющей. Никто не спорит, что и это немаловажно, но здоровье дороже. Поэтому приобретая элегаз, поинтересуйтесь у продавца, «чистый» ли это гексафторид, не содержит ли каких-либо других добавок. Это обезопасит вас и ваших гостей, которых вы соберётесь развлекать элегазом, от неожиданных и неприятных сюрпризов.
Есть такой фокус, который можно многократно увидеть на роликах в ютубе. Эти ролики можно отыскать, если сделать поиск по словам «гелий» и «голос». Мы видим, что после того, как человек вдыхает газ гелий его голос изменяется, становится до смешного пискливым. Если же человек вдыхает другой газ, гексафторид серы, который тяжелей воздуха, его голос приобретает басовые тона, что тоже необычно и потому смешно.
В чем причина этого явления?
Но прежде ответим на вопрос, благодаря чему мы вообще можем говорить. Как вообще возникает голос?
Происходит это когда воздух проходит из легких через трахею в гортань. В гортани, приблизительно посередине ее, имеется сужение, где размещаются голосовые связки, которые собственно и генерируют звук. Голосовые связки представляют собой две горизонтальные складки, между которыми имеется отверстие, которое называется голосовой щелью. Если голосовые связки при прохождении через них воздуха из легких вибрируют, возникает звук. Голосовые связки могут производить самые разнообразные движения. Они могут смыкаться, соединяться, изменять свою длину и толщину, производя тем самым разнообразнейшие звуки.
Но сами связки очень слабые. Поэтому производимый ими звук весьма тихий. Для усиления этого звука необходим резонатор. Роль резонатора в речевом тракте человека выполняет глотка. Глотка объемна. Она открывается в сторону ротового отверстия. Форма глотки неправильная, но эта форма так хитро «рассчитана» природой, что усиливает слабые колебания воздуха, которые генерируют голосовые связки, и направляет их изо рта в сторону слушателя. Глотка находится непосредственно рядом с костями черепа. Вследствие этого, наш голос до нашего уха идет не столько по воздуху сколько по нашей черепной кости. С этим связан странный эффект: мы слышим собственный голос не так, как его слышат окружающие нас люди.
Итак, речевой тракт человека очень похож на любой звуковоспроизводящий аппарат: в нем имеется генератор звуковых колебаний (голосовые связки) и усилитель-резонатор (глотка). Нос и рот, а также находящиеся во рту язык, губы и небо задействованы при артикуляции. Благодаря им человек изменяет звуки, генерируемые голосовыми связками и усиливаемые глоткой, и произносит слова. Если провести аналогию с радиопередатчиком, происходит модуляция основного сигнала информационным.
Что же происходит, когда человек вдыхает газ гелий и начинает разговаривать? Благодаря тому, что гелий легче воздуха голосовые связки в среде этого газа будут колебаться чуть-чуть быстрее. Но не из-за этого изменения тон голоса поднимается так существенно.
А вот для нашей глотки, которая, как уже было сказано, работает резонатором, изменение природы звукопередающей среды существенно. Ведь резонансные частоты глотки зависят от ее формы и объема. При замене воздуха гелием, скорость звука в резонаторе увеличивается почти втрое, с 331 м/с до 965 м/с. А вот конфигурация резонатора не изменилась. Поэтому входить в резонанс (а значит, усиливать) резонатор теперь будет другие, более высокие частоты. Все звуки, выходящие изо рта человека, «хлебнувшего» гелия, сместятся в сторону более высоких частот. Голос станет более писклявым.
Если же вместо легкого гелия вдохнуть газ более тяжелый, чем воздух, в котором скорость звука меньше, резонировать с глоткой, а значит, усиляться будут звуковые колебания, имеющие меньшую частоту. Голос сместится в сторону низких частот и станет неестественно грубым.
Вот так вот и объясняются все эти чудеса.
Плотность гелия почти в 7 раз меньше, чем обычного воздуха. При вдыхании этого инертного газа голосовые связки , увеличивается частота их колебания, и голос звучит в повышенной тональности. Издаваемые звуки кому-то напоминают голос персонажа мультфильмов, а кому-то – писк мыши или речь младенца. Но, в любом случае, окружающим становится .
А вот после вдыхания фторида серы – тяжелого газа, который в 5 раз , даже девушки начинают говорить низким басом.
Является ли вдыхание гелия безопасным?
В целом, считается достаточно безопасным, поскольку вместе с газом в организм человека попадает кислород. Кроме того, распознать надышавшегося человека трудно, разве что за исключением момента, когда он начнет что-то говорить.
Да и сам газ определить невозможно - он не обладает ни запахом, ни вкусом. Тем не менее, от гелия могут появиться некоторые побочные явления.
У некоторых людей могут возникнуть признаки кислородного голодания, такие как головокружение, головная боль, дыхание, тошнота. Голосовые связки при вдыхании гелия колеблются с более высокой частотой, что вызывает желаемый эффект, однако в результате их можно повредить, причем этот процесс считается необратимым.
Глубокие и частые вдохи этого инертного газа способны спровоцировать возникновение гелиевых пузырьков в крови. По достижении ими мозга они могут вызвать инсульт и даже привести к летальному исходу.
Может оказаться небезопасным и обычное перенасыщение легких гелием, когда содержание кислорода в организме человека будет существенно понижено.
Вот еще интересный факт: если человека на время поместить в камеру, которая наполнена только гелием, через некоторое время тот задохнется. Это связано с тем, что в таком газе содержится только пара кислорода.
В дополнение к этому можно добавить, что баловство особенно опасно для женщин, причем не только для будущей мамы, но и для ее малыша. А потому лучше всего просто полюбоваться легкими шариками, не пытаясь вдыхать газ, содержащийся в них.
Решив попробовать на себе действие «веселящего газа», не вдыхайте за один раз большое количество гелия. Лучше сделайте несколько небольших вдохов, а когда действие газа пройдет, попробуйте еще раз, только не переборщите, ведь здоровье и жизнь – самое главное.
Гелий
Гелий – это благородный газ, который обладает целым рядом специфических свойств. И в частности, он позволяет изменять голос человека, делая его писклявым, словно у героев мультфильмов. Однако почему это происходит, и какими еще свойствами обладает этот газ? Безопасно ли его вдыхать, и могут ли быть побочные эффекты? Насколько изучено это вещество, где его применяют?
Гелий используется во множестве направлений, проще всего найти его у продавцов воздушных шаров, которые активно пользуются им. Это хорошо изученное вещество, о котором можно рассказать довольно многое.
Особенности гелия
Гелий представляет собой инертный газ и обладает всеми особенностями, характерными для этой группы. У него нет типичного запаха или вкуса, он бесцветен, облачко гелия ничем не будет отличаться внешне от окружающего воздуха. Элемент имеет особенность, фиксируемую только у него – при температуре в -268.9 градусов Цельсия он сжижается, однако добиться его превращения в твердое состояние при обычных земных условиях не удастся. Для этого нужно не только понизить температуры до 1 К, но и увеличить атмосферное давление до 25 атмосфер. Но это никак не относится к способности газа изменять голос человека.
Другая особенность этого вещества окажется более интересной в рамках рассматриваемого вопроса. Гелий – это исключительно легкий газ, легче него только водород. Он весьма распространен в природе, составляя примерно 23 процента от всех веществ в известной человеку Вселенной. Вещество рождается в звездах при ядерном синтезе. Этот газ в 7 раз менее плотен, чем воздух земной атмосферы, являясь вторым по легкости среди всех существующих. Опережает его только водород.
: именно низкая плотность делает гелий интересным для продавцов воздушных шаров. Наполняя им воздушные шары, люди обеспечивают им возможность устремляться вверх, в небо . Поднимать в небо благодаря газу можно не только шары, но и целые дирижабли. Менее плотное вещество стремится наверх, таковы законы физики.
Как газу удается изменить голос?
Чтобы разобраться в вопросе изменения голоса под воздействием гелия, необходимо учесть факт его низкой плотности и рассмотреть еще один нюанс – как человеку удается издавать звуки, речь. Звук любого типа, включая голос человека – это колебание. Что касается человеческой речи – эти звуки производятся при движении голосовых связок, которые находятся в гортани. Тембр голоса формируется частотой колебаний, чем этот показатель выше, тем выше и голос.
В обычной воздушной среде голос человека остается привычным, звуки производятся и передаются стандартным образом. Но если показатели среды меняются, то измениться может и голос – существенным или несущественным образом. Некоторые люди отмечают, что голоса могут звучать несколько иначе даже в сильный туман, при изменении влажности среды. И это не субъективное мнение. При вдыхании инертного газа происходит сжатие голосовых связок, частота их колебаний существенно увеличивается. При увеличении частоты колебаний меняется и голос, он становится более высоким, смешным.
Существует вещество, которое дает обратный эффект. Если вдохнуть вторид серы, голос будет звучать пониженно, женский голос будет восприниматься как мужской бас. Это один из тяжелых газов, его плотность в 5 раз выше, чем у воздуха.
Безопасен ли гелий?
В общих чертах вдыхание гелия можно считать относительно безопасной забавой, если дышать не только им, но и обычным воздухом, не предаваться развлечению с особым усердием. Ведь в противном случае можно получить кислородное голодание. Первыми признаками такового являются тошнота, головокружение, головная боль, проблемы с дыханием. Кроме того, не стоит делать этого регулярно, потому как возникает риск повреждения голосовых связок. Их необходимо беречь, повреждения в этой области могут носить необратимый характер, испортив голос, или же лишив возможности разговаривать. Голосовой аппарат человека отличается высокой чувствительностью.
Нельзя вдыхать гелий глубоко или дышать им долго, иначе в крови могут образоваться газовые пузырьки, вызывающие риск инсульта. Перенасыщение легких гелием вместо кислорода тоже опасно.
Подобное развлечение рискованно для беременных и для маленьких детей, им определенно не стоит вдыхать гелий. Взрослым же и здоровым людям стоит посоветовать делать только неглубокие вдохи, пару-тройку за раз, ведь для эффекта высокого голоса этого будет достаточно. Когда голос вновь станет нормальным, можно попробовать повторить мероприятие еще два-три раза.
Таким образом, голос меняется из-за того, что гелий обладает значительно меньшей плотностью, чем воздух. Голосовые связки человека работают в таких условиях иначе, голос становится значительно более высоким. Вдыхание гелия для создания эффекта мультяшного голоса – это довольно забавное развлечение, однако для сохранения здоровья следует соблюдать меру.