헬륨가스를 마시면 목소리가 올라가며 변하는 이유가 무엇 때문인가요?

Question

헬륨은 공기보다 가볍기 때문에 하늘을 나는 기구나 비행선에 들어가는 기체로 이용되기도 하는 데 이 가스를 마시면 목소리가 올라가며 변하는 이유가 무엇 때문인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

헬륨은 공기보다 밀도가 낮습니다. 밀도는 물질의 단위 부피당 질량을 말합니다. 밀도가 낮은 기체는 밀도가 높은 기체보다 진동 속도가 빠릅니다. 우리의 목소리는 성대에서 나오는 진동으로 인해 발생합니다. 성대는 공기를 뿜어내면서 진동하고, 이 진동이 공기를 통해 전달되면서 소리가 됩니다. 헬륨가스를 마시면 성대에 공기보다 밀도가 낮은 헬륨이 들어오게 됩니다. 밀도가 낮은 헬륨은 공기보다 진동 속도가 빠르기 때문에, 성대의 진동수도 빠르게 됩니다. 진동수가 빠르게 되면서 소리의 주파수가 높아져, 목소리가 올라가게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

헬륨 가스를 마시면 목소리가 올라가는 이유는 헬륨의 물리적 특성 때문입니다. 헬륨은 공기보다 약 7배 가볍고, 음파의 전달 속도도 공기보다 빠릅니다. 우리가 말을 할 때, 우리의 성대에서 생성된 진동이 공기를 통해 전달되며 이것이 소리로 인식됩니다. 만약 그 대신에 헬륨을 마시게 되면, 성대에서 생성된 진동이 헬륨을 통해 전달되게 됩니다. 헬륨은 그 자체로 소리를 바꾸지 않지만, 음파의 전달 속도가 빠른 것이 주요한 차이점입니다. 이로 인해 우리 귀에 도착하는 소리의 주파수가 증가하게 되어 목소리가 높아진 것처럼 들립니다. 그러나 이 현상은 일시적인 것으로, 순간적으로 발생하고 사라집니다. 일반적으로 우리 몸에서는 호흡 시 들어온 기체를 폐와 혈류를 통해 제거하므로, 다음 번에 숨을 쉴 때는 다시 정상적인 공기로 호흡하게 됩니다.