Какой газ меняет голос кроме гелия. Почему от гелия голос меняется? Гелий: cмена голоса человека от гелия
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 гелием 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, затрудненное 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 десятых процента кислорода.
В дополнение к этому можно добавить, что баловство с гелием особенно опасно для беременных 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.
Запускает проект «Вопрос учёному», в рамках которого специалисты будут отвечать на интересные, наивные или практичные вопросы. В новом выпуске кандидат химических наук Пётр Образцов объясняет причину искажения голоса при вдыхании гелия.
Почему гелий искажает голос?
Пётр Алексеевич Образцов
кандидат химических наук, научный обозреватель «Русского Журнала» и журнала «Наука и жизнь»
Газ гелий, впервые открытый на Солнце и получивший своё название в честь нашей звезды по имени Гелиос, применяется для наполнения аэростатов, для замены азота в барокамерах и аквалангах, для создания сверхпроводимости и т. д. В первом случае используется инертность гелия и его низкая плотность, во втором случае гелий не создаёт состояния опьянения у водолазов на глубинах в десятки метров, как обычный азот. Кроме того, при больших давлениях азот растворяется в крови водолаза, и при быстром подъёме с глубины выделяется из крови в виде пузырьков, закупоривающих сосуды. Возникает так называемая кессонная болезнь. А гелий так себя не ведёт.
Важнейшие свойства гелия – низкая плотность и вязкость - являются причинами такой забавной особенности этого газа, как повышение тона голоса. И в низкоплотной газовой среде, состоящей из кислорода и гелия вместо азота, скорость звука гораздо больше, чем в обычном воздухе. А объём ротовой полости и верхней части горла (резонатора) остаётся неизменным. В результате возрастают и частота связок и частота распространяющегося в этом резонаторе звука, что и означает появление этакой писклявости.
Обратный эффект понижения частоты возможен при вдыхании смесей с инертными газами тяжелее азота, например, инертных криптона или ксенона. Дышащий такой смесью рядовой статист оперы затмил бы своим басом самого Шаляпина.
Однако если кто-либо из читающих эти строки захочет воспроизвести данный эффект (гелий доступен, им надувают воздушные шарики) , он должен помнить, что при длительном вдыхании гелийсодержащих смесей может наступить кислородное голодание и потеря сознания. Нужно немедленно отдышаться на свежем воздухе.
Звук есть распространение волн в упругой среде (газе, жидкости, твёрдом теле) и рождается от колебаний чего либо (зажатой в тисках линейки, мембраны громкоговорителя, воздуха в трубе, струны и т. д.). Чем больше частота колебаний (больше число колебаний в секунду), тем звук выше (тоньше). Наоборот, чем меньше частота колебаний, тем звук ниже (грубее). Слишком высокий звук (ультразвук, с частотой выше 20 кГц) мы не слышим. Слишком низкий звук (инфразвук, с частотой ниже 16 Гц) человеческое ухо тоже не воспринимает.
Если вдохнуть гелий (перед этим лучше сделать глубокий выдох), то связки будут находиться не в обычной воздушной среде, а в гелиевой. Гелий - это очень лёгкий газ, имеющий в нормальных условиях плотность в 7 раз меньшую, чем у воздуха. В менее плотной среде связки (как и струны, например) колеблются с большей частотой. Представьте, что вы хлопаете в ладоши в воде и в воздухе - вот так же связкам легче колебаться в гелии, чем в воздухе, плотность которого в семь раз больше.
Можно сделать предположение, что если подышать каким-нибудь газом (безвредным, конечно же), плотность которого больше, чем у воздуха, то голос, наоборот, станет ниже.
Такой безопасный и бесцветный газ существует и часто используется в физических демонстрациях. Это гексафторид серы (или фторид серы (VI), SF 6). Его плотность при нормальных условиях в 5 раз выше плотности воздуха. Связки в нём колеблются с меньшей частотой и голос поэтому становится грубее.
Отметим в качестве дополнительной информации, что кроме высокой плотности, гексафторид серы имеет высокое пробивное напряжение (89 кВ/см), т. е. является очень хорошим изолятором (это показано в видеоролике). Это его свойство используется в высоковольтной электротехнике, а одно из названий этого газа - элегаз - есть сокращение от "электрический газ", которое было дано в СССР, где в 30-х годах это его свойство было открыто.
Также интересно знать, какие вообще частоты способен издавать человеческий голос. Лучшими голосами являются тренированные, поставленные певческие голоса. Самые низкие звуки у баса (80 Гц-350 Гц), самые высокие - у сопрано (до 1400 Гц). Некоторые певицы способны взять ноту фа третьей октавы (ария Царицы ночи в опере Моцарта "Волшебная флейта") - 1396,9 Гц и даже ноту соль третьей октавы (ария "Io non chiedo, eterni Dei " для сопрано и оркестра, Моцарт KV316) - 1568 Гц.
Существуют и невероятные рекорды взятия самых низких или самых высоких нот. Так, самая низкая нота, практически не слышная ухом, зафиксирована в исполнении Тима Стормса из США - 8 Гц. Певица Мэрайя Кэри спела ноту до 4-й октавы (2093 Гц). В 2014 году на Украине (в Киеве) был установлен национальный рекорд - певица Светлана Подьякова взяла до 5 октавы! А в 2008 году Адам Лопез взял ноту до-диез пятой октавы, для которой даже нет клавиши на рояле (самая правая клавиша рояля - до 5-й октавы) - это больше 4000 Гц!
И это без всякого гелия и гексафторида серы!
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.
Многие пробовали вдыхать гелий из воздушных шаров и разговаривать необычным, забавным голосом или наблюдали за тем, как это делают знакомые. Человеческий голос при этом становится выше, тоньше и напоминает детский. Почему гелий так воздействует на голос, и есть ли вещества, которые имеют обратный эффект?
Гелиевые шары продаются в любом магазине праздничной атрибутики. Они легче воздушных шаров, надутых обычным воздухом, а если их отпустить, то они улетят высоко в небо. А вот если развязать веревочку и вдохнуть гелия в легкие, то на выдохе получается очень забавный голос.
Звуки, которые произносит человек, возникают в результате вибрации голосовых связок. Наши связки упруго вибрируют в воздухе, плотность которого при 20 градусах составляет около 1,2 кг/м 3 . Гелий - это инертный газ без цвета и запаха, плотность которого в несколько раз ниже, чем у воздуха. При такой же температуре плотность гелия составляет всего 0,18 кг/м 3 . Менее плотный по сравнению с воздухом газ не оказывает достаточного сопротивления, голосовые связки вибрируют с большей частотой и голос становится выше.
Но подобный чудесный эффект, как выяснилось, наблюдается не у всех людей. У некоторых женщин, обладающих от природы высоким голосом, вдыхание гелия почти ничего не меняет.
Вполне естественно возникает вопрос, а не вредно ли развлекаться подобным образом? Конечно, дышать гелием - это неестественно для человека. Сам газ химически инертен, то есть при обычных условиях он не вступает в химические реакции с окружающими веществами и не образует устойчивых соединений. На этом основано мнение о том, что вдыхать гелий - безобидное развлечение. Но дышать этим газом безопасно лишь в небольших количествах. Длительное вдыхание гелия вместо обычного воздуха приведет к тому, что организм начнет испытывать недостаток кислорода, что может закончиться не так весело, как начиналось.
А вот после вдыхания другого газа - фторида серы - можно наблюдать обратный эффект. Этот газ очень плотный, в 5 раз плотнее обычного воздуха. При его вдыхании голосовые связки вибрируют с меньшей частотой, а голос становится низким и грубым, даже у юных девушек, имеющих от природы высокий голос.
