Miks heeliumi sissehingamisel hääl muutub. Miks heelium häält muudab? Keemiateaduste kandidaat, ajakirja Russian Journal ja Science and Life teaduskolumnist

Heelium on suuruselt teine keemiline element universumis pärast vesinikku. Kuid "naljatamise" fännide seas hoiab see inertgaas loomulikult peopesa. Ja pole ka ime: üks pahv heeliumi – ja on aeg anda häält Donald Duckile.

Heelium kuulub inertgaaside rühma, mis tähendab, et sellel on teatav narkootiline toime. Ei teadnud? Kõik on korras! Selle näitaja järgi on heelium halvem kui kõik teised väärisgaasid, nii et inimene, kes otsustab seda sisse hingata, ei koge sõltuvust. Kuid selle gaasi abil on väga võimalik seltskonda lõbustada.

Kõik imestavad, miks hääl heeliumist muutub. See on lihtne: allaneelamisel mõjub gaas häälepaeltele, põhjustades nende kokkutõmbumise. Tulemuseks on õhuke "hiire" hääl. Ja kui täpne olla, siis kõik sõltub hääle olemusest ja omadustest.

Heelium on maailma kõige "lõbusam" inertgaas

Inimhääl on helilained, mis tekivad häälepaelte vibratsioonist. Heelium on tihedam kui õhk, mida me tavaliselt hingame. Just sellest tihedusest sõltub otseselt hääle tämber ja sidemete vibratsioonisagedus määrab väljastatava heli kõrguse. Nüüd on selge, miks hääl heeliumist muutub?

Õhupall, hääl... mis neil ühist on?

Ajalugu pole säilitanud esimese inimese nime, kes heeliumi sisse hingas ja naljaka häälega rääkis. Kuid tema ustavad järgijad ei lase traditsioonil hääbuda ja jätkavad kõigi ümberringi lõbustamist. Kõik, mida vajate, on õhupall, hääl ja natuke kujutlusvõimet.

Heeliumi õhupall teeb säravaks ka kõige igavama peo.

Meelelahutus on piisavalt turvaline, kui seda ei kuritarvitata. Heelium on inertgaas, lõhnatu ja maitsetu. Seetõttu tunneb heeliumi sisse hinganud inimest ära vaid hääle järgi. Ja sellepärast muudab heelium "äratundmise" hetkel oma häält, ei mõtle keegi - see idee on liiga naljakas!

Heli on lainete levimine elastses keskkonnas (gaas, vedelik, tahke keha) ja sünnib millegi vibratsioonist (kruustangisse kinnitatud joonlaud, valjuhääldi membraan, õhk torus, nöör jne). Mida kõrgem on võnkesagedus (mida suurem on võnkumiste arv sekundis), seda kõrgem (õhem) on heli. Vastupidi, mida madalam on võnkesagedus, seda madalam (karedam) heli. Liiga kõrget heli (ultraheli, sagedusega üle 20 kHz) me ei kuule. Inimkõrv ei taju ka liiga madalat heli (infraheli, sagedusega alla 16 Hz).

Kui hingate heeliumi sisse (enne seda on parem sügavalt sisse hingata), siis pole sidemed mitte tavalises õhukeskkonnas, vaid heeliumis. Heelium on väga kerge gaas, mille tihedus on tavatingimustes 7 korda väiksem kui õhul. Vähem tihedas keskkonnas vibreerivad kimbud (näiteks stringid) kõrgema sagedusega. Kujutage ette, et plaksutate käsi vees ja õhus – samamoodi on nööridel kergem võnguda heeliumis kui õhus, mis on seitse korda tihedam.

Võib eeldada, et kui hingate sisse mõnda gaasi (muidugi kahjutut), mille tihedus on suurem kui õhul, siis hääl, vastupidi, muutub madalamaks.

Selline ohutu ja värvitu gaas on olemas ja seda kasutatakse sageli füüsikaesitlustes. See on väävelheksafluoriid (või väävel(VI)fluoriid, SF 6). Selle tihedus tavatingimustes on 5 korda suurem kui õhu tihedus. Selles olevad sidemed kõiguvad väiksema sagedusega ja hääl muutub seetõttu karedamaks.

Märkus kui Lisainformatsioon et lisaks suurele tihedusele on väävelheksafluoriidil kõrge läbilöögipinge (89 kV / cm), st see on väga hea isolaator (seda on näha videos). Seda omadust kasutatakse kõrgepingeelektrotehnikas ja üks selle gaasi nimedest - SF6 - on lühend sõnast "elektrigaas", mis anti NSV Liidus, kus see omadus 30ndatel avastati.

Huvitav on ka teada, milliseid sagedusi suudab inimhääl üldiselt tekitada. Parimad hääled on treenitud, koreograafiaga lauluhääled. Bassil on madalaimad helid (80 Hz-350 Hz), kõrgeimatel sopranil (kuni 1400 Hz). Mõned lauljad suudavad võtta kolmanda oktavi F nooti (Öökuninganna aaria Mozarti ooperis "Võluflööt") - 1396,9 Hz ja isegi kolmanda oktavi G nooti (aaria "Io non chiedo, eterni"). Dei" sopranile ja orkestrile, Mozart KV316) - 1568 Hz.

On ka uskumatuid rekordeid madalaimate või kõrgeimate nootide tabamisel. Nii salvestas madalaima, kõrvaga peaaegu kuulmatu noodi Tim Storms USA-st - 8 Hz. Laulja Mariah Carey laulis nooti kuni 4. oktavini (2093 Hz). 2014. aastal püstitati Ukrainas (Kiievis) rahvusrekord - laulja Svetlana Podjakova saavutas kuni 5 oktaavi! Ja 2008. aastal tegi Adam Lopez viienda oktaavi C-teraga noodi, mille jaoks pole klaveril isegi klahvi (klaveri parempoolseim klahv on kuni 5. oktaavini) - see on rohkem kui 4000 Hz !

Ja see on ilma heeliumi ja väävelheksafluoriidita!

On nipp, mida saab YouTube'i videotes korduvalt näha. Need videod leiate, kui otsida sõnu "heelium" ja "hääl". Näeme, et pärast seda, kui inimene hingab sisse heeliumgaasi, muutub tema hääl, muutub naeruväärselt piiksuvaks. Kui inimene hingab sisse teist gaasi, väävelheksafluoriidi, mis on õhust raskem, omandab tema hääl bassitoone, mis on samuti ebatavaline ja seetõttu naljakas.

Mis on selle nähtuse põhjus?

Aga kõigepealt vastame küsimusele, tänu sellele, mida me üldse rääkida saame. Kuidas hääl tekib?

See juhtub siis, kui õhk liigub kopsudest läbi hingetoru kõri. Kõris, ligikaudu selle keskel, on häälepaelte ahenemine, mis tegelikult heli tekitavad. Häälepaelad on kaks horisontaalset volti, mille vahel on ava, mida nimetatakse glottiks. Kui häälepaelad vibreerivad, kui õhk kopsudest läbib neid, tekib heli. Häälepaelad võivad tekitada mitmesuguseid liigutusi. Nad võivad sulgeda, ühendada, muuta oma pikkust ja paksust, tekitades seeläbi mitmesuguseid helisid.

Aga lingid ise on väga nõrgad. Seetõttu on nende tekitatav heli väga vaikne. Selle heli võimendamiseks on vaja resonaatorit. Resonaatori rolli inimese häälekanalis täidab neelu. Kurk on mahukas. See avaneb suuava poole. Neelu kuju on vale, kuid see kuju on looduse poolt nii kavalalt “kalkuleeritud”, et võimendab õhu nõrku võnkeid, mida häälepaelad tekitavad ja suunab need suust kuulaja poole. Neelu asub otse kolju luude kõrval. Selle tulemusena liigub meie hääl meie kõrva mitte niivõrd õhu kaudu, kuivõrd läbi meie koljulu. Sellega on seotud kummaline efekt: me kuuleme oma häält teisiti kui ümbritsevad inimesed.

Niisiis, inimese hääletrakt on väga sarnane mis tahes heli taasesitusseadmega: sellel on helivibratsiooni generaator (häälpaelad) ja võimendi-resonaator (neelu). Nina ja suu, aga ka suus asuv keel, huuled ja suulae osalevad artikulatsioonis. Tänu neile muudab inimene häälepaelte tekitatud ja neelu võimendatud helisid ning hääldab sõnu. Kui tuua analoogia raadiosaatjaga, siis põhisignaali moduleerib infosignaal.

Mis juhtub, kui inimene hingab sisse heeliumgaasi ja hakkab rääkima? Tänu sellele, et heelium on õhust kergem, kõiguvad selle gaasi keskkonnas olevad häälepaelad veidi kiiremini. Kuid mitte selle muutuse tõttu ei tõuse hääletoon nii dramaatiliselt.

Kuid meie kurgu jaoks, mis, nagu juba mainitud, töötab resonaatorina, on heli edastava meediumi olemuse muutus märkimisväärne. Lõppude lõpuks sõltuvad neelu resonantssagedused selle kujust ja mahust. Kui õhk asendada heeliumiga, siis heli kiirus resonaatoris peaaegu kolmekordistub, 331 m/s-lt 965 m/s-ni. Kuid resonaatori konfiguratsioon pole muutunud. Seetõttu läheb resonaator nüüd resonantsi (ja seetõttu võimendab) teisi kõrgemaid sagedusi. Kõik helid, mis tulevad heeliumi "lonksu" inimese suust, nihkuvad kõrgemate sageduste suunas. Hääl muutub piiksumaks.

Kui kerge heeliumi asemel hingame sisse õhust raskemat gaasi, milles helikiirus on väiksem, resoneerub neeluga, mis tähendab, et madalama sagedusega helivõnked võimenduvad. Hääl nihkub madalate sageduste suunas ja muutub ebaloomulikult karmiks.

Nii seletatakse kõiki neid imesid.

Kes meist poleks proovinud heeliumi õhupallide sisu sisse hingata ja seejärel naljaka multika häälega rääkida? Paljud on isegi kindlad, et saavad aru, miks hääl on nii...

Kes meist poleks proovinud heeliumi õhupallide sisu sisse hingata ja seejärel naljaka multika häälega rääkida? Paljud on isegi kindlad, et saavad aru, miks hääl nii dramaatiliselt muutub.

Siin on kõige levinumad versioonid:

• Heelium on vähem tihe, mistõttu paneb häälepaelad rohkem vibreerima. Sellest ka kõrgem kriuksuv hääl.
• Heelium on õhust kergem ja väljub kiiremini. Heli liikumise kiirus muudab häält.
• Heelium muudab häälepaelte struktuuri, mis toob kaasa hääle muutuse.

Kui sa ei taha rumalana tunduda, siis ära ütle seda.

Mis tegelikult toimub?

Need näitajad on seotud valemiga:

Laine levimiskiirus = laine sagedus * lainepikkus

See on helilaine sagedus, mis mõjutab hääle omadusi, selle individuaalsust.

Hääleaparaat hõlmab suu- ja ninaõõnesid, neelu, kõri, kopse ja hingetoru. Häälepaelad asuvad kõris. Häälepaelad on kurrud kõri limaskestas. Need tõesti kõiguvad kopsudest väljahingatava õhu rõhu all. Moodustub helilaine, see tähendab heli. Aga! See ei ole hääl. Me isegi ei kuule seda heli.

Mida me kuuleme? Häälepaelte vibratsiooni tõttu hakkab võnkuma ka õhk kopsudes ja kõris. Tekib resonants. See on helilaine võnkumiste amplituudi järsk tõus. See on resonants, mis muudab heli valjemaks. Neid võimendatud helilaineid kuuleme ja kutsume hääleks. Resonants esineb erinevatel inimestel erinevatel sagedustel kindla helilainepikkusega. Tavaliselt neljal-viiel sagedusel. Seetõttu on igal inimesel erinev hääl. Seda nimetatakse hääle tämbriks. Heeliumi sissehingamisel muutub hääle tämber.

Miks hääle tämber muutub?

Niisiis, me hingame heeliumi sisse. Mis muutus? Keskkond on muutunud. Heelium on tõepoolest õhust vähem tihe. Helilaine kiirus suureneb vähem tihedas keskkonnas, kuid selle pikkus jääb samaks (suu, neelu, kõri suurus ju ei muutunud). Mis indikaator muutub? Vaatame valemit. Õigesti! Sagedus. Resonants tekib nüüd helilaine kõrgematel sagedustel. Ja me kuuleme erinevat hääletämbrit. Naljakas ja naljakas.

Kindlasti lõbutsete oma sõpradega rohkem kui üks kord, rääkides koomiksitegelase häälega. Heeliumi mõju on nii hämmastav, et isegi täiskasvanul on raske vastu panna kiusatusele õhupalli sisu sisse hingata. Proovige järgmisel korral oma sõpru üllatada selle nähtuse olemuse mõistmisega. Keegi ei kahtle, et naer pikendab eluiga, vaid teadmised täidavad selle tähendusega.

Heelium: inimese hääle muutmine heeliumist?

Paljud tegid lapsepõlves geelipalliga “trikki”, saades mõneks ajaks koomiksitegelaseks. Miks siis heelium häält muudab ja kui kaua saame sellist efekti säilitada?

Keegi ei oska öelda esimese inimese nime, kes julges võõrast gaasi sisse hingata ja häälepaelte muutusi kogeda. Paljud lähevad aga "pioneeride" teed ja näitavad pidudel armsa häälega vestlusoskust. Internetis on tohutult palju videoid, mis võimaldavad teil heeliumi mõju 10-20 sekundi võrra pikendada. Gaasi toimeaeg ühe hingetõmbega on keskmiselt 30 sekundit, mis on täiesti piisav väikese nalja rääkimiseks või paroodia lavastamiseks.

Igaüks meist esitas endale küsimuse, miks hääl heeliumist muutub ja millistest teguritest see sõltub. Esiteks kuulub heelium inertgaaside rühma, mille tihedus on suurem kui meie kõigi hingatava õhu tihedus. Teiseks, teatud koguse heeliumi sissehingamisel algab aktiivne mõju häälepaeltele: õhumassid "pressivad" need kokku ja selle tulemusena muutub vestluspartneri kõne lapse omaks.

Niisiis, inimese tämber sõltub paljudest teguritest. Olulist rolli mängib aga inimese sissehingatava õhu tihedus. Kui see sissehingatava sisu indikaator on teatud märgist väiksem, siis drastilisi muutusi ei pruugi kõnes näha.

Seega võib järeldada, et heeliumi sissehingamisel hääl muutub ainult võõrgaasi tiheduse tõttu. Seda fakti kasutades saab inimene iseseisvalt kontrollida "hiire" kõne aega.

Miks muidu võiks kõigile tuttav vestluskaaslase kõlav hääl muutuda? Samamoodi ei muutuks tämber mitte ainult heeliumi, vaid ka teiste õhumasside mõjul, mille tihedus oleks suurem kui meile tuttav õhutihedus. Võib ette kujutada, kuidas inimene saaks rääkida Päikesel või Kuul, kui ta hingaks sisse kohalikku õhku.

Märkus. Heelium on üks sõltuvust tekitavatest gaasidest. Kuid väikestes annustes ei kujuta see inimestele ohtu. Kuid te ei tohiks selle elemendi sissehingamist kuritarvitada, kuna see võib teie heaolu negatiivselt mõjutada.

Heelium on väärisgaas, millel on mitmeid spetsiifilisi omadusi. Ja eelkõige võimaldab see muuta inimese häält, muutes ta koomiksitegelaste kombel kriuksuma. Kuid miks see juhtub ja millised muud omadused sellel gaasil on? Kas selle sissehingamine on ohutu ja kas sellel on kõrvalmõjusid? Kuidas seda ainet uuritakse, kus seda kasutatakse?

Heeliumi kasutatakse mitmel viisil, kõige lihtsam on seda leida õhupallimüüjatelt, kes seda laialdaselt kasutavad. See on hästi uuritud aine, mille kohta võib öelda üsna palju.

Heeliumi omadused

Heelium on inertgaas ja sellel on kõik sellele rühmale iseloomulikud omadused. Sellel pole tüüpilist lõhna ega maitset, see on värvitu, heeliumipilv ei erine välimuselt ümbritsevast õhust. Elemendil on omadus, mis on fikseeritud ainult selles - temperatuuril -268,9 kraadi Celsiuse järgi see veeldub, kuid selleks, et saavutada selle muutumine tahkes olekus tavalistes maatingimustes ei õnnestu. Selleks on vaja mitte ainult temperatuuri langetada 1 K-ni, vaid tõsta ka atmosfäärirõhku 25 atmosfäärini. Kuid sellel pole midagi pistmist gaasi võimega inimese häält muuta.

Selle aine teine ​​omadus on vaadeldava küsimuse raames huvitavam. Heelium on ülikerge gaas, kergem on ainult vesinik. See on looduses väga levinud, moodustades ligikaudu 23 protsenti kõigist selles sisalduvatest ainetest inimesele teada Universum. Aine sünnib tähtedes tuumasünteesi käigus. See gaas on 7 korda vähem tihe kui Maa atmosfääri õhk, olles kõigi olemasolevate seas kergemalt teine. Tema ees on ainult vesinik.

Huvitav fakt: just madal tihedus teeb heeliumi õhupallimüüjate jaoks huvitavaks. Sellega õhupalle täites annavad inimesed neile võimaluse taevasse tormata. Tänu gaasile on võimalik taevasse tõsta mitte ainult õhupalle, vaid ka terveid õhulaevu. Vähem tihe aine kaldub ülespoole, need on füüsika seadused.

Kuidas gaas suudab häält muuta?

Heeliumi mõjul tekkivate häälemuutuste probleemi mõistmiseks on vaja arvestada selle madala tiheduse faktiga ja arvestada veel ühe nüansiga - kuidas inimesel õnnestub helisid teha, kõnet teha. Igasugune heli, sealhulgas inimhääl, on vibratsioon. Mis puutub inimkõnesse, siis need helid tekivad kõris paiknevate häälepaelte liikumisel. Hääle tämbri moodustab võnkesagedus, mida kõrgem see näitaja, seda kõrgem on hääl.

Huvitav:

Miks merehaigus tekib? Põhjused, kuidas vabaneda, fotod ja videod

Tavalises õhukeskkonnas jääb inimese hääl tuttavaks, helid tekivad ja edastatakse standardsel viisil. Aga kui keskkonna näitajad muutuvad, siis võib muutuda ka hääl – olulisel või ebaolulisel moel. Mõned inimesed märgivad, et hääled võivad kõlada veidi erinevalt isegi tugevas udus, kui keskkonna niiskus muutub. Ja see ei ole subjektiivne arvamus. Inertgaasi sissehingamisel surutakse häälepaelad kokku, nende vibratsiooni sagedus suureneb oluliselt. Vibratsiooni sageduse suurenemisega muutub ka hääl, see muutub kõrgemaks, naljakaks.

On aine, mis annab vastupidise efekti. Väävelfluoriidi sissehingamisel kõlab hääl madalamalt, naishäält tajutakse meesbassina. See on üks raskemaid gaase, selle tihedus on 5 korda suurem kui õhul.

Kas heelium on ohutu?

Üldjoontes võib heeliumi sissehingamist pidada suhteliselt ohutuks lõbutsemiseks, kui hingata lisaks heeliumile ka tavalist õhku, mitte ei luba meelelahutust erilise innuga. Tõepoolest, muidu võite saada hapnikunälja. Selle esimesed märgid on iiveldus, pearinglus, peavalu, hingamisprobleemid. Lisaks ei tohiks te seda regulaarselt teha, kuna on oht häälepaelte kahjustamiseks. Neid tuleb kaitsta, kahjustused selles piirkonnas võivad olla pöördumatud, kahjustades häält või muutes rääkimise võimatuks. Inimese hääleaparaat on väga tundlik.