Helium
Helium er ædelgas, som har en række specifikke egenskaber. Og især giver det dig mulighed for at ændre en persons stemme, hvilket gør den knirkende, som en tegneseriefigur. Men hvorfor sker dette, og hvilke andre egenskaber har denne gas? Er det sikkert at inhalere, og kan der være bivirkninger? Hvor meget er dette stof blevet undersøgt, og hvor bruges det?
Helium bruges på mange måder, den nemmeste måde at finde det på er fra sælgere balloner som aktivt bruger det. Dette er et velundersøgt stof, som man kan sige ret meget om.
Egenskaber af helium
Helium er en inert gas og har alle de egenskaber, der er karakteristiske for denne gruppe. Den har ikke en typisk lugt eller smag, den er farveløs, og en sky af helium vil ikke afvige i udseende fra den omgivende luft. Elementet har en funktion, der kun er fastgjort i det - ved en temperatur på -268,9 grader Celsius bliver det flydende, men for at opnå dets transformation til fast tilstand under almindelige jordiske forhold vil det ikke lykkes. For at gøre dette skal du ikke kun sænke temperaturen til 1 K, men også øge Atmosfæretryk op til 25 atmosfærer. Men dette har intet at gøre med gassens evne til at ændre en persons stemme.
Et andet træk ved dette stof vil vise sig at være mere interessant inden for rammerne af det undersøgte spørgsmål. Helium er en usædvanlig let gas, hvor den eneste lettere gas er brint. Det er meget almindeligt i naturen og udgør cirka 23 procent af alle stoffer i kendt af mennesket Univers. Materien fødes i stjerner når kernefusion. Denne gas er 7 gange mindre tæt end luft jordens atmosfære, der er den næstnemmeste blandt alle eksisterende. Kun brint er foran det.
: Nemlig lav densitet gør helium interessant for ballonsælgere. Fylder den op Balloner, giver folk dem mulighed for at skynde sig op i himlen. Takket være gas kan ikke kun balloner, men også hele luftskibe løftes op i himlen. Mindre tæt stof har en tendens til at stige, det er fysikkens love.
Hvordan ændrer gas din stemme?
For at forstå spørgsmålet om stemmeændringer under påvirkning af helium er det nødvendigt at tage højde for dets lave tæthed og overveje endnu en nuance - hvordan en person formår at producere lyde og tale. Enhver type lyd, inklusive den menneskelige stemme, er en vibration. Vedrørende menneskelig tale– disse lyde kommer, når du bevæger dig stemmebånd som er placeret i strubehovedet. Stemmens klangfarve dannes af frekvensen af vibrationer; jo højere denne indikator er, jo højere er stemmen.
I alm luftmiljø personens stemme forbliver velkendt, lyde produceres og transmitteres på en standard måde. Men hvis miljøindikatorer ændrer sig, så kan stemmen også ændre sig – på en væsentlig eller ubetydelig måde. Nogle mennesker bemærker, at stemmer kan lyde lidt anderledes selv i kraftig tåge, når luftfugtigheden i omgivelserne ændrer sig. Og det er det ikke Subjektiv mening. Når man indånder en inert gas, komprimeres stemmebåndene, og frekvensen af deres vibrationer øges betydeligt. Efterhånden som oscillationsfrekvensen stiger, ændres stemmen også, den bliver højere og sjov.
Der er et stof, der giver omvendt effekt. Hvis du indånder svovldioxid, vil din stemme lyde lavere, kvindelig stemme vil blive opfattet som en mandlig bas. Dette er en af de tunge gasser, dens tæthed er 5 gange højere end luftens.
Er helium sikkert?
I generelle oversigt indånding af helium kan betragtes som et relativt sikkert tidsfordriv, hvis du ikke kun indånder det, men også almindelig luft, og ikke hengiver dig til underholdningen med særlig iver. Efter alt, i Ellers ledig iltsult. De første tegn på dette er kvalme, svimmelhed, hovedpine, vejrtrækningsproblemer. Derudover bør du ikke gøre dette regelmæssigt, fordi der er risiko for skader på stemmebåndene. De skal tages hånd om, skader i dette område kan være irreversible, ødelægge stemmen eller gøre det umuligt at tale. Det menneskelige stemmeapparat er meget følsomt.
Indånd ikke helium dybt eller indånd det i længere tid, da der ellers kan dannes gasbobler i blodet, hvilket medfører risiko for slagtilfælde. Overmætning af lungerne med helium i stedet for ilt er også farligt.
Sådan underholdning er risikabelt for gravide kvinder og små børn; de bør absolut ikke inhalere helium. Voksne og sunde mennesker Det er værd at råde til kun at tage overfladiske vejrtrækninger, et par eller tre ad gangen, fordi dette vil være nok til effekten af en høj stemme. Når stemmen bliver normal igen, kan du prøve at gentage begivenheden to eller tre gange mere.
Således ændres stemmen på grund af, at helium har en meget lavere tæthed end luft. En persons stemmebånd fungerer anderledes under sådanne forhold; stemmen bliver meget højere. At indånde helium for at skabe en tegneserie-stemmeeffekt er en ganske sjov aktivitet, men det bør gøres med måde for at bevare sundheden.
Lyd er udbredelsen af bølger i et elastisk medium (gas, væske, fast krop) og er født af vibrationer af noget (en lineal fastspændt i en skruestik, en højttalermembran, luft i et rør, en snor osv.). Jo højere oscillationsfrekvens ( større antal vibrationer pr. sekund), jo højere lyd (tyndere). Tværtimod, jo lavere vibrationsfrekvens, jo lavere (grovere) lyd. Vi kan ikke høre for høj lyd (ultralyd, med en frekvens over 20 kHz). Det menneskelige øre kan heller ikke opfatte lyde, der er for lave (infralyd, med en frekvens under 16 Hz).
Hvis du indånder helium (det er bedre at puste dybt ud, før du gør dette), så vil ledbåndene ikke være i et normalt luftmiljø, men i et heliummiljø. Helium er meget let gas, have i normale forhold densiteten er 7 gange mindre end luftens. I et mindre tæt miljø vibrerer ledbånd (som f.eks. strenge) med en højere frekvens. Forestil dig at klappe i hænderne i vand og i luft – ligesom det er nemmere for ledbånd at vibrere i helium end i luft, der er syv gange tættere.
Det kan antages, at hvis du indånder en eller anden gas (naturligvis harmløs), hvis tæthed er større end luftens, så vil din stemme tværtimod blive lavere.
Så sikker og farveløs gas eksisterer og bruges ofte i fysikdemonstrationer. Dette er svovlhexafluorid (eller svovlfluorid (VI), SF 6). Dens tæthed under normale forhold er 5 gange højere end densiteten af luft. Ledbåndene i den vibrerer med mindre frekvens, og stemmen bliver derfor mere ru.
Bemærk som Yderligere Information hvad undtagen stor tæthed, svovlhexafluorid har en høj nedbrydningsspænding (89 kV/cm), dvs. det er en meget god isolator (dette er vist i videoen). Denne egenskab bruges i højspændingselektroteknik, og et af navnene på denne gas - SF6 - er en forkortelse for "elektrisk gas", som blev givet i USSR, hvor denne ejendom blev opdaget i 30'erne.
Det er også interessant at vide, hvilke frekvenser den er i stand til at udsende. menneskelig stemme. Bedste stemmer er trænet, leveret sangstemmer. De laveste lyde er i bassen (80 Hz-350 Hz), de højeste er i sopranen (op til 1400 Hz). Nogle sangere er i stand til at ramme F-tonen i den tredje oktav ( Aria af Nattens Dronning i Mozarts opera magisk fløjte") - 1396,9 Hz og endda G-tonen i den tredje oktav (aria " Io non chiedo, eterni Dei" for sopran og orkester, Mozart KV316) - 1568 Hz.
Der er også utrolige rekorder for at ramme de laveste eller højeste toner. Således blev den laveste tone, praktisk talt uhørbar af øret, optaget i opførelsen af Tim Storms fra USA - 8 Hz. Sanger Mariah Carey sang en tone op til 4. oktav (2093 Hz). I 2014 blev der sat en national rekord i Ukraine (Kyiv) - sanger Svetlana Podyakova tog det op til 5 oktaver! Og i 2008 spillede Adam Lopez tone C-skarp i den femte oktav, som der ikke engang er en tangent til på klaveret (den yderste højre tangent på klaveret er op til 5. oktav) - det er mere end 4000 Hz!
Og dette uden helium og svovlhexafluorid!
Sandsynligvis ved vi hver især, at hvis du inhalerer lidt gas fra en heliumballon, vil din stemme blive tyndere og lyde sjov. Men ikke alle kan svare på, hvorfor helium ændrer stemmen, når man indånder gassen?! Og alt sammen fordi helium har en meget lavere densitet. Stemmebåndene vibrerer elastisk i luftstrømmen. Og da tætheden af helium er syv gange lavere end luft, betyder det, at det belaster ledbåndene meget mindre, hvorfor de vibrerer med en højere frekvens, og stemmen bliver knirkende og sjov.
Lad os nu se nærmere på, hvordan og hvorfor helium ændrer din stemme. Mekanikken i den menneskelige stemme er et fantastisk biologisk fænomen. Det hele starter med, at luft kommer ind i lungerne gennem strubehovedet og derefter i form carbondioxid forlader lungerne igen gennem strubehovedet. Dette kan manipuleres på flere måder. For eksempel kan du slippe luft ud, og alt, der høres af andre, er lyden af vejrtrækning. Hvis du skal sige noget, kommer musklerne i strubehovedet og stemmebåndene i spil.
Luften i dine lunger tilskynder din mellemgulv til at slappe af. Det passerer derefter gennem dit luftrør og kommer ind i en lille åbning, der har to hudfolder (stemmebånd) på hver side af sig, formet som et V. Når musklerne, der styrer din stemme, spændes og slapper af, skaber de vibrationer i ledningerne. Når disse ledninger vibrerer, frigiver de luftpulser. Spændinger i disse muskler skaber forskelle i frekvens. Jo højere spænding, jo højere frekvens og derfor højere stemme. Denne frekvens måles i hertz (det vil sige hvor mange gange pr. sekund dette gentages). For eksempel næsten alle mennesker tale lyde spænder typisk fra 200 hertz til 8000 hertz.
Når du er ude af stemmevinduet, bevæger luften sig ind i et område af din mund, der uformelt kan kaldes din stemmekanal. Når du manipulerer din tunge, kæbe og læber, kan du ændre resonansfrekvenserne skabt af dine stemmebånd, hvilket producerer mange forskellige lyde tale.
Lyden skabt af luft, der strømmer over forskellige frekvenser og resonanser vores stemme skaber. En anden faktor, der påvirker tonehøjden, er tykkelsen af stemmebåndene. Jo tykkere hudfolder, jo dybere stemme og omvendt - tyndere folder og tyndere stemme.
Så lad os nu tale om luften, der kommer ud af dine lunger. Antallet af molekyler i et fast volumen gas, ligesom volumenet af luft i lungerne, ændres ikke med typen af gas (forudsat at trykket er lavt nok). Så længe temperaturen og trykket er det samme, er det lige meget om det er helium eller luft, antallet af molekyler er det samme. Massen af disse molekyler måles derefter ved atomvægt. Atomvægt - dimensionsløs fysisk mængde(det er derfor, det fungerer så godt til gas, hvilket ikke nødvendigvis har given størrelse). Det er en holdning gennemsnitsvægt grundstoffets atomer sammenlignet med 1/12 massen af et kulstof-12 atom. Alt dette betyder grundlæggende, at jo højere tal, jo tungere er gassen.
Helium har atomvægt 4,002602. Luft, som er cirka 80 % nitrogen, har forskellige egenskaber afhængigt af miljø. På grund af dette kan dens faktiske atomvægt ikke bestemmes nøjagtigt. Det er dog generelt omkring syv gange tungere end helium.
Så hvorfor ændrer helium din stemme, når du inhalerer gassen?! Svaret ligger i, hvordan lydbølger bevæger sig gennem en given gas. Jo tættere eller tungere gassen er, jo langsommere vil den være lydbølge. Helium er meget lettere end luft. Så vil lydbølgens hastighed gennem helium være meget højere. Derfor, ved at inhalere helium og bruge det som en kilde til opfattet lyd, øger du blot hastigheden eller frekvensen af din stemme. Du ændrer ikke tonehøjde, fordi dine stemmebånd vibrerer med samme hastighed, som når du bruger luft. Du ændrer heller ikke konfigurationen af din stemmekanal. Derfor, mens basisfrekvensen af akkorderne forbliver den samme, stiger frekvensen af lyden, der høres af andre, på grund af bølgen, der bevæger sig gennem helium meget hurtigere end gennem luften.
Det ser ud til, at dette emne ikke har noget med vokal at gøre. Mere tilbøjelige til kemi... Eller fysik... Eller akustik, som en del af fysik... Og alligevel indflydelsen HELIUM(og ikke kun ham, som du vil lære af artiklen) på STEMME viser gyldigheden af synet på, hvordan menneskestemmen opstår, og hvilke love den adlyder.
Så når man indånder en let inert gas - helium, for eksempel fra balloner, ændres en persons stemme fuldstændigt. Ved du ikke om dette endnu? Ja, ja, fantastiske ting er i nærheden...
Lyder virkelig sjovt! Effekten er så interessant, at selv sådan berømte mennesker, som værter for programmet "MythBusters" på Discovery Channel. Men!
Rulle på engelsk sprog, men det er ikke skræmmende, der er en fuldstændig passende oversættelse:
”Jeg lover, det bliver fedt, men det skal du love ALDRIG Du vil ikke gentage dette derhjemme! OKAY? OKAY! Og nu... Alle ved, at min stemme vil lyde højere, hvis jeg inhalerer helium! Det er fordi det er 6 gange lettere end luft, hvilket betyder, at mine stemmebånd vibrerer hurtigere, og det får min stemme til at lyde meget højere!
Og nu... Jeg trækker vejret i svovlhexafluorid, som er 6 gange tungere end luft, og min stemme vil lyde sådan her...
Min stemme lød meget lavere...
Og jeg har det stadig sjovt!
DETTE ER VIDENSKAB !!!»
En nysgerrig og nysgerrig person vil naturligvis gerne vide det HVORFOR sker det her? Og der er så mange svar på dette spørgsmål... Et af dem er allerede givet - mine stemmebånd vil vibrere hurtigere... Men er det virkelig sådan?
Der er også andre "årsager" - forskellen i luft- og heliumtryk, "kompression" af stemmebåndene og endda det faktum, at INERT(!) gas på en eller anden måde påvirker STRUKTUR stemmebånd! Det er ufatteligt!
Folk kender ikke fysik... Slet ikke...
Men den sande årsag er ret enkel og er længe blevet undersøgt af videnskaben. Ja, retfærdigvis må det indrømmes, at ledbånd, der opererer i et medium, ikke af luft, men af helium (og selvfølgelig svovlhexafluorid) vibrerer lidt hurtigere (langsommere). Men kun EN LILLE! Og denne grad af ændring i svingningshastigheden kan på ingen måde påvirke stemmen SÅ MONSTERS! Hovedfaktoren er anderledes.
Tænk selv, hvis stemmebåndene selv oplevede nogen påvirkning, så kunne stemmen være højere eller lavere, men dens klang ville ikke ændre sig! Stemmen ville stadig være der HUMAN, om end lavere eller højere. Men noget helt andet er observeret - UMENNESKELIGHED stemme! Det er forandringen BIND i retning af sin "pinocchio", forårsager "tegneserieagtighed" ukontrollabel latter! Den samme effekt opstår, når stemmen er "sænket" - "dæmonisk", "monstrøs", men under alle omstændigheder - der er ingen lighed med den menneskelige stemme.
Men TIMBRE menneskelig stemme - et sæt formanter, som beskrevet i artiklen "Hvad er formanter?" . Selve formanterne er umulige uden deltagelse RESONATOR SYSTEMER menneskelige legeme. Og ikke kun! Højere HUMAN en stemme er en kompleks lydbølge, der består af de samme formanter, men ikke kun formanterne selv modificeres, men også deres individuelle placering i stemmens spektrum. Derfor hører vi, skønt høj (eller lav), men, vigtigst af alt, en menneskelig stemme. Lave om MILJØER Udskiftning af luft med en anden gas fører ikke til en ændring i konfigurationen af resonatorhulrummene; som følge heraf skifter formanterne ikke i forhold til hinanden, men ændrer blot deres frekvens. Høringen registrerer dette som en "kunstig" stemme.
Dette er bekræftelsen af både eksistensen af selve resonatorsystemet og dets grundlæggende indflydelse på selve fænomenet stemme. Nå, for at afklare processen fra et fysiks synspunkt... Hvis du vil:
"Det menneskelige stemmebånd består af stemmebånd og en resonator fyldt med luft (eller helium): lunger, luftveje, kraniehuler. Forbindelser genererer svag lyd, uden en resonator havde vi måske ikke hørt det. Resonansfrekvenser stemmekanalen afhænger af dens volumen og form. Helium har en lavere tæthed end luft, så lydhastigheden i det er højere (965 m/s mod 331). Frekvens, bølgelængde og lydhastighed i gasser er forbundet med visse forhold. Dette resulterer i, at selvom resonatorkonfigurationen ikke ændres, bliver højere frekvenser resonans, og det samlede spektrum af stemmen skifter til det højere frekvensområde. I musikalsk henseende ændrer helium ikke stemmens tonehøjde, men dens klang. Mere præcist ændres højden, men meget lidt - det afhænger hovedsageligt af stemmebåndets spænding, og ved udånding af helium er det lidt anderledes end ved udånding af luft."
"... svælget er fra et akustisk synspunkt en volumetrisk resonator afstemt til en bestemt bølgelængde (ikke frekvens!). Og hvis en person indånder luft, så opnås en lyd (stemme) af en bestemt frekvens... Men hvis vi nu i stedet for luft tager helium, så FOR SAMME BØLGELÆNGDE på grund af den højere lydhastighed opnås en anden frekvens - en højere. Og når man flytter fra et miljø til et andet (fra en heliumfyldt hals til normal luft) lydfrekvensen ændres ikke længere."