Gibt es ausser Helium noch ein anderes Gas das zu einer hohen Stimme führt?

Schallgeschwindigkeit eines idealen Gases ist:

c~ Wurzel(kappa/m)

mit dem Adiabatenexponenten kappa und der molaren Masse m (~ steh für proportional). Den Adiabatenexponenten kann mn aus den Freiheitsgraden f berechnen

kappa = (f+2)/f

Ein einatomiges Gas hat 3 Translationsfreiheitsgrade also kappa = 5/3 = 1,67

Bei ein linearen Molekül, z.B 2-atomiges Gas kommen 2 Rotationsfreiheitgrade hinzu, also kappa = 7/5 =1,4.

Ist das Molekül nicht mehr linear, z. b H20, kommt ein weiterer Rotationfreiheitgrad hinzu, also kappa= 8/6=1,33

Luft besteht im wesentlichen aus 2 linearen Molekülen N2 (m=28) und O2 (m=32). Somit erhalten wir als Schallgeschwindigkeit

c=Wurzel(1,4*(4/5*28+1/5*32))=0,22 w.E.

(w.E.=willkürliche Einheiten)

Wir brauchen jetzt nur noch Gase mit höhere Schallgeschwindigkeit zu suchen:

H2 (m=2,kappa=1,4) -> 0.83

He (m=4,kappa=1,67)-> 0.65

Ne (m=20,kappa=1,67) -> 0,29

CO (m=28,kappa=1,4) -> 0,22

HF (m=21,kappa=1,4)-> 0,26

CH4 (m=16,kappa=1,33)->0,29

Ich hoffe, ich habe kein Gas über sehen, das bei Normalbedingungen gasförmig ist und eine höhere Schallgeschwindigkeit als Luft hat. H2 ist explosiv, CO giftig, HF ätzend, CH4 brennbar. Und mit Ne ist der Mickey-Maus-Effekt nicht so deutlich. Außer man ist lebensmüde, wird man den Versuch nur mit He machen.

Es geht bei dem Effekt nicht um die Dichte des Gases. Sonst hätte man ja am Berg eine höhere Stimme als auf See-Höhe.

Es kommt auf die Viskosität (Zähigkeit) an. Ist die Viskosität geringer als die von Luft, was bei Helium der Fall ist, klingt die Stimme höher, weil erstens die Stimmlippen schneller schwingen (weil Helium weniger "zäh" ist als Luft) und die Schallgeschwindigkeit in Helium höher ist als in Luft (fast 3-mal so hoch). Dadurch liegen die Schwingungen der Stimme zeitlich näher aneinander, also haben höhere Frequenz und das bedeutet einen höheren Ton.

Die Schallgeschwindigkeit von Luft ist in weiten Bereichen nur eine Funktion der Temperatur. Denn die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von der Kompressibilität der Luft (wie leicht lässt sie sich zusammendrücken) und von der Dichte der Luft. Scheint also im ersten Moment ein Widerspruch zu sein. Aber je "dicker" (weniger kompressibel) die Luft, umso höher die Schallgeschwindigkeit, je schwerer die Luft (dichter), umso niedriger die Schallgeschwindigkeit. Die Kompressibilität der Luft ist ebenfalls abhängig von der Luftdichte: je dichter die Luft, umso weniger kompressibel ist sie. Auch die Temperatur hat Einfluss auf die Kompressibilität: je höher die Temperatur, umso weniger kompressibel ist die Luft. Da die Dichte nun sowohl die Kompressibilität erhöht (erhöht die Schallgeschwindigkeit), als auch die Schwere erhöht (verringert die Schallgeschwindigkeit), hebt sich der Einfluss der Dichte auf die Schallgeschwindigkeit gerade auf. Somit hat die Dichte im Normalbereich (also dort wo wir atmen) keinen Einfluss.

Mit Schwefelhexafluorid wird sie z.B. tiefer.

Sicher gibt es noch ähnlich leichte Gase, aber Helium ist wohl relativ ungiftig und wird daher für solche Scherze verwendet.

Das funktioniert mit allen Gasen, deren Moleküle leichter sind als die der Luft, die ja aus ca. 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff besteht. Die Schallgeschwindigkeit hängt von der mittleren Geschwindigkeit der Gasmoleküle ab und die wiederum ist abhängig von der Masse der Moleküle. Die Schallgeschwindigkeit ist dabei umgekehrt proportional zur Wurzel aus der Masse der Atome/Moleküle, aus denen das Gas besteht. Auch mit Wasserstoff könnte man diesen Effekt erzielen (die Stimme würde noch höher). Neon ist auch leichter als Luft, da ist der Unterschied allerdings deutlich geringer. Bei gegebenem Druck und Temperatur ist der Effekt also direkt von der Dichte des Gases abhängig. Die Viskosität kann offensichtlich keine signifikante Rolle spielen, da die Viskositäten von Helium und Luft praktisch identisch sind.

Ja, im Grund mit jedem Gas das eine geringere Dichte als unsere Atemluft aufweist, giftig sollte es natürlich nicht gerade sein.

Am höchsten wäre demnach die Stimme mit Wasserstoff - allerdings auch etwas gefährlich. Nicht weil Wasserstoff giftig wäre, sondern weil damit ein explosionsfähiges Gemisch entsteht.

Auch mit Neon (wie Helium nicht nur "relativ", sondern völlig ungiftig - Edelgase gehören zu den reaktionsträgsten Elementen überhaupt) wäre der Effekt gegeben, allerdings nicht so drastisch wie bei Helium, das eine Dichte von 0,18 gegenüber der Atemluft von 1,2 hat.

Mit Krypton oder Xenon könnte man die Stimme übrigens deutlich vertiefen ;-)

Bei vielen führt extrem schwefeliges Furzgas zu heiser-heiterem Gekicher.

Na, was denn? Keinen Sinn für Humor?