Warum verzerrt Helium unsere Stimme?

Viele haben es sicher schon einmal ausprobiert. Auf einer Party gibt es mit Helium gefüllte Ballons, die bekanntlich nicht zum Boden fallen, sondern nach oben steigen. Wenn man dieses Helium aus einem Ballon einatmet verändert das für kurze Zeit die Stimme und man klingt in etwa wie Mickymaus. Aber was macht das Helium mit unserer Stimme, dass sie so verzerrt klingt?

Dazu muss man erst einmal wissen, wie der Klang unserer Stimme überhaupt entsteht. Wir haben bekanntlich in unserem Hals Stimmbänder, die für unsere Stimme verantwortlich sind. Diese Stimmbänder werden durch ausströmende Luft und entsprechende Muskelaktivität ins Schwingen gebracht. Die Schwingung der Stimmbänder überträgt sich auf das darum liegende Medium (im Normalfall Luft) und erzeugt eine Schallwelle. Diese Schallwelle wird durch den Rachen und die Nasenhöhlen noch etwas abgewandelt und verlässt als charakteristische Stimme unseren Mund. In dem Medium Luft, dass eine gewisse Dichte hat, breitet sich dieser Schall immer mit der gleichen Geschwindigkeit aus. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt etwa 343 Meter pro Sekunde (1235 km/h). In Helium ist das anders. Helium, als deutlich leichteres Gas, hat eine geringere Dichte als Luft. Das ist ja auch der Grund, warum ein Helium Ballon nach oben steigt. In einem Medium mit geringerer Dichte kann sich aber auch der Schall schneller ausbreiten, da der Widerstand geringer ist. Deshalb liegt die Schallgeschwindigkeit in Helium bei etwa 981 Meter pro Sekunde (3532 km/h), also fast dreimal schneller als in Luft. Höhere Geschwindigkeit bedeutet bei Schall eine höhere Frequenz. Wer schon einmal ein Video oder ein Lied mit Ton vor gespult hat, es also schneller hat laufen lassen, der weiß wie sich das in etwa anhört. Der Ton wird verzerrt aber vor allem wird er höher. Genau das passiert auch mit unserer Stimme, wenn die Lunge und der Halsbereich nicht mit Luft, sondern mit Helium gefüllt ist. Sobald sich das Helium aus der Lunge verflüchtigt hat wird die Stimme wieder normal.

Das Ganze geht auch in die andere Richtung mit einem Gas, das schwerer ist als Luft, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid. Die Stimme wird durch das Einatmen dieses Gases tiefer.

In beiden Fällen ist das Einatmen der Gase allerdings nicht ganz ungefährlich. Helium ist da noch etwas weniger kritisch. Man sollte es allerdings nicht übertreiben und nach jedem mal Einatmen eine kleine Pause einlegen. Das Helium verdrängt nämlich den Sauerstoff aus der Lunge. Wenn man es übertreibt, kann das schnell zu einer Unterversorgung bis hin zur Bewusstlosigkeit führen. Schwerere Gas wie Schwefelhexafluorid haben zusätzlich noch die Eigenschaft, dass sie auf Grund ihrer höheren Dichte nicht von selber wieder die Lunge verlassen. Trotz ausatmen können Reste in den unteren Teilen der Lunge bleiben. Was hilft ist tatsächlich ein Kopfstand, so dass das schwere Gas nach unten Richtung Rachen und Mund strömen kann.

 

Quellen:

http://www.pflichtlektuere.com/29/05/2015/wissenswert-warum-klingt-die-stimme-mit-helium-hoeher/

https://www.n-tv.de/wissen/frageantwort/Wieso-veraendert-Helium-die-Stimme-article11599581.html

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Warum ist Deo auf der Haut kalt?

Jeder hat es schon einmal benutzt. Morgens oder nach dem Sport – ein Sprüh-Deodorant. Die im Volksmund als „Deo“ bezeichnete Substanz wird per Knopfdruck aus einer Dose auf ausgewählte Körperpartien gesprüht. Wovon man dann oft überrascht wird ist, dass sich das Deo auf der Haut sehr kalt anfühlt, obwohl es doch bei Raumtemperatur gelagert wird. Warum aber ist gesprühtes Deo so kalt?

Verantwortlich dafür ist der sogenannte Joule-Thomson-Effekt. Der besagt nämlich, das sich Gase bei einer Druckminderung abkühlen. Druckminderung bedeutet, dass ein Gas von einem Zustand höheren Drucks in einen Zustand niedrigeren Drucks überführt wird. Genau das passiert auch beim Deo. Die Deo-Dose steht unter Druck, damit der Inhalt überhaupt aus der Dose heraus strömen kann. Wenn das per Knopfdruck geschieht, reduziert sich der Druck der Substanz auf Umgebungsdruck. Man nennt das auch „Entspannung“ eines Gases. Bei genau diesem Vorgang kühlt sich die ausströmende Substanz, also das Deo, ab. Diese Kälte merken wir dann auf der Haut.

Auf molekularer Ebene passiert dabei Folgendes: Wenn ein Gas unter Druck steht, sind die Gas-Moleküle näher beieinander. Je näher sich Moleküle kommen, desto mehr können sie miteinander wechselwirken. Dabei entstehen Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten. Sie ziehen sich also gegenseitig an. Wenn der Druck nun reduziert wird, breiten sich die Moleküle in einen größeren Raum aus und entfernen sich voneinander. Um das zu vollziehen müssen die vorher genannten Anziehungskräfte überwunden werden. Die Energie, die dafür benötigt wird, wird den Molekülen selber entzogen. Entzogene Energie ist hier gleich zu setzten mit einer Abkühlung, da sich die Bewegung der Teilchen reduziert. Das wiederum führt dann zu einer tieferen Temperatur des Gases.

Wenn du also das nächste Mal ein kaltes Deo auf deiner Haut spürst weißt du jetzt wenigstens warum da nicht angenehm warmes Deo aus der Dose kommt.

 

Anschauliches Erklärvideo: