헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유는?
“짜잔, 선물이야!”
학교를 마치고 집에 들어온 누나 손에 풍선이 하나 들려 있었다. 특별한 것이 있다면 손을 떼도 밑으로 떨어지는 풍선이 아닌, 하늘 위로 둥둥 떠 오르는 ‘헬륨가스 풍선’이라는 점! 놀이동산이나 행사장에 가야 겨우 볼 수 있던 풍선이기 때문에 신나는 마음에 누나 손에서 당장 빼앗아서 놀기 시작했다.
그러다가 한 예능 프로그램에서 헬륨가스를 먹고 목소리가 바뀐 사람이 생각났다. 헬륨가스에는 무슨 비밀이 있길래 풍선에 넣으면 둥둥 뜨고, 마시면 목소리가 변할까?
공기보다 가벼운 기체, 헬륨
색과 향이 없고, 독성도 없는 헬륨은 우주에서 두 번째로 풍부한 원소이다. 하지만 지구에서는 희귀한데, 매우 가벼워서 대기 중의 헬륨 원자가 우주로 날아가 버리기 때문이다. 그래서 우리가 사용하는 헬륨은 땅속에서 천연가스와 함께 채취한다.
공기보다 가벼운 특성 덕분에 풍선이나 비행선의 충전 기체 등으로 사용
된다.
사실 풍선에 사용되는 헬륨의 양보다, 산업계, 의료계 등에서 사용되는 양이 훨씬 더 많다고 한다. 끓는점이 매우 낮기 때문에 MRI(자기공명영상)의 자석을 식히는 데 많이 사용된다. 로켓이 우주로 나가는 데 꼭 필요한 원소로, 액체 연료 로켓에 압력을 주는 데도 활용된다. 이 밖에도 레이저의 광원으로, 프린터나 광디스크, 바코드 리더 등에도 사용된다.
헬륨을 마시면 왜 목소리가 바뀔까?
그렇다면 헬륨을 마시면 왜 목소리가 바뀔까? 우리의 목소리는 폐에서 나오는 공기가 목 아랫부분에 있는 성대 중앙을 통과한 다음, 발성 통로를 지나 밖으로 나온다. 성대의 긴장으로 공기의 압력이 변하고, 성대와 그사이의 공기가 진동해서 목소리가 만들어지게 된다. 이때 발생한
소리의 진동수는 목소리의 높낮이를 결정한다. 진동수가 많으면 높은 소리를 내고, 진동수가 적으면 낮은 소리를 낸다.
1초 동안 진동한 횟수인 진동수를 결정하는 것은 진동을 전달하는 매질의 밀도이다. 매질의 밀도가 작을수록 진동수가 커져 높은음이 나온다.
바로 여기서 헬륨의 비밀이 밝혀진다. 같은 온도에서 헬륨의 밀도는 공기보다 작기 때문에 헬륨을 통과하는 소리의 속도는 공기를 통과하는 소리의 속도보다 빨라진다.
헬륨이 성대를 통과하면 성대를 더 많이 떨게 하고, 진동수가 많아지면서 높은 소리가 나온다. 헬륨을 마시고 소리를 내면 평상시보다 2.7옥타브 정도 높은 목소리가 나오게 된다고 한다.
그렇다면
반대로 목소리가 낮아지는 기체
도 있을까? 공기보다 밀도가 낮은 헬륨이 목소리를 높게 만들었으니, 공기보다 밀도가 높은 기체가 있으면 가능할 것이다. 바로
‘아르곤’
기체이다. 지구 대기 중에 질소, 산소 다음으로 많은 기체로 조명 장치, 의료용 레이저, 용접 등에 사용된다. 하지만
흡입 시 현기증을 유발하거나 질식, 구토를 일으킬 수 있으니 시도해 볼 생각은 꿈에도 꾸지 말아야 한다!
‘헬륨이 목소리를 높게 만드는 이유를 알았으니 직접 내 몸으로 실험해볼까?’생각했지만 바로 누나가 제지했다. “헬륨이 무독성이긴 한데, 너무 많이 흡입하면 호흡에 필요한 산소가 부족해져 위험해질 수 있어. 혹시 모르니 풍선으로만 가지고 놀아!” 아쉽지만 위험해질 수도 있다니 누나 말을 들어야겠다.
출처
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5707652&cid=62802&categoryId=62802
https://tv.naver.com/v/5862726
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1526648&cid=47338&categoryId=47338
http://www.doctorsnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=81104
http://www.chemicalnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=3500
https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=01367766622615856&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y
http://www.chemicalnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=3603
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