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奇妙的气体

图文:培养姬

导语:提到气体,你首先想到的是什么?氧气?二氧化碳?——当然这是和我们日常生活最密切相关的两种气体了,但是除此之外还有很多气体,有着各自不同的特性。比如会让人变声的氦气,让人哈哈大笑的“笑气”,还有臭味十足的屁等等,下面就跟着学姐一起来了解一下吧。

让人变声的氦气
 
  好莱坞影星摩根·弗里曼曾在《今夜秀》(The Tonight Show)节目中,被主持人要求吸氦气回答问题,他在吸入氦气后声音瞬间变得像卡通人物一样;国内有不少娱乐节目中,也有让嘉宾吸入氦气然后变声说话的桥段;淘宝上也有不少买家在出售“变声气体”,瓶内也是氦气。那么氦气究竟为何物?为什么会让人变声呢?
  氦气是一种稀有气体,也叫惰性气体,在常温常压下为无色无味的气体,而且性质非常稳定,很难发生化学反应,因此主要用作保护气。氦气的分子量很小,约为4,而空气的近似分子量为29。
  为什么吸入氦气和吸入正常空气产生的声音不同呢?这就要从人发声的机理讲起了。我们都知道声音是靠声带的振动产生的,但是单靠声带振动产生的声音比较小,经过口腔的共鸣作用放大以后才会发出来,我们平时听到的别人说话的声音都是经共鸣放大以后的声音。声带振动产生的声音一般包含多种不同频率的声波,正常情况下中等频率的声波会引起口腔内空气共鸣而放大,也就是我们平时听到的声音,而其他过高和过低的声波则不会引起共鸣。氦气的分子量小于空气的分子量,能够引起氦气共鸣的声波频率比引起空气共鸣的声波频率要高很多,因此人在吸入氦气以后,声带振动产生的声音中高频率的声波会经共鸣作用而放大,中低频率的声波则不被放大,声音的音调就会变高。
  这时可能有人要问了,那要是吸入共鸣频率低的气体呢?声音会变得更低沉吗?答案是肯定的。除了氦气以外,六氟化硫(SF6)也能使人变声,不同的是,由于六氟化硫分子量比较大(146),能引起六氟化硫共鸣的声音频率更低一些,因此吸入六氟化硫以后,人的声音会变得低沉而粗犷。
  现在我们知道了,所谓“变声气体”就是通过改变口腔内的共鸣频率,提高话音中的高频或低频成分来改变声音的。其他分子量明显比空气小或大很多的气体也能改变人的声音,但是很多都是有毒的,而六氟化硫和氦气是无毒的,所以才会有人拿来玩变声。但是即便六氟化硫和氦气无毒,也不能任性吸太多,否则可能因缺氧而引起不适,甚至窒息。 
 
笑里藏刀的“笑气”
  说完氦气就不得不提另外一种某些娱乐场所也会用到的气体——笑气,甚至常常有人将氦气和笑气误认为是同一种东西。
  “笑气”是一氧化二氮(N2O),是1772年由英国化学家约瑟夫·普利斯特里发现的。1798年,普利斯特里的雇员戴维在无意中吸了这种气体后,不由自主地大笑并手舞足蹈,所以称这种气体为“笑气”。多年之后,一名牙科医生吸入“笑气”后让助手帮他拔牙,拔牙时他竟然没感到疼痛,后来“笑气”便开始用于医疗麻醉。“笑气”吸入人体后,会进入肺部,通过肺泡的气体交换进入血液,再随血液输送到身体各个部位,进入大脑后就会起到让人放松的作用。由于“笑气”麻醉作用起效快,作用时间短,所以常用于牙科手术、分娩镇痛,以及一些短小的外科手术。但是使用“笑气”麻醉还是有一定风险的,需要搭配一定量的氧气使用,如果没有控制好浓度和用量,可能会导致缺氧,从而引起昏迷甚至死亡。随着医疗技术的发展,麻醉已经很少再用“笑气”了,现在我们有了更安全更有效的麻醉方式。
   
  “笑气”除了麻醉作用之外,还会让人产生愉悦感,甚至大笑,所以虽然“笑气”慢慢被医疗行业抛弃了,但是却逐渐进入了娱乐行业,在很多酒吧里、派对上都能看到“笑气”的身影。
   
  “笑气”本身是无毒的,但是过多吸食就会对人体产生危害了。吸入“笑气”过多,会导致大脑供氧不足,产生幻觉甚至精神错乱;还会影响人体对维生素B族的吸收利用,从而导致一系列神经、精神、血液和心血管等疾病,其中脊髓神经病变会导致四肢灵活性和平衡性降低,下肢无力。几个月前,引起社会普遍关注的一篇文章《最终我坐着轮椅被推出了首都国际机场》中的女主人公就是因为吸食 “笑气”而逐渐上瘾,沉迷其中,最终导致下半身重度肌无力,无法站立、大小便失禁。
 
可以燃烧的屁
  前段时间有则新闻,日本东京某医院的一位病人在手术中途放了一个屁,做手术的医生正在使用激光,于是屁便被点燃了,最终导致该病人被严重烧伤。可能有小伙伴要问了,屁真的能燃烧?
 
  放屁是人的一种正常生理现象,人人都要放屁,一个身体健康的成年人每天会产生数百毫升的屁。我们在呼吸、进食的时候会吸入大量气体,寄生在肠道里的细菌在帮助我们消化食物的同时也会产生气体,再加上细胞代谢产生的废气,这些体内所有的气体都是屁的来源。屁的成分主要有氮气、氢气、甲烷、二氧化碳、氧气等,这些气体大概占屁总量的99%。大家应该看出来了,屁的成分里有氢气和甲烷,这两种气体可是有名的可燃烧气体。尤其是氢气,在屁中的含量达20%以上,最高甚至能达到47%,所以屁遇到明火能燃烧甚至爆炸就不足为奇了。宇航员在太空中作业时的空间都是密闭的,如果放屁释放出的氢气含量达到一定浓度,发生火灾,后果将十分严重。因此,宇航员们的饮食会尽量避免红薯、土豆、豆子等容易产生气的食物。
  
  那屁的臭味是哪里来的呢?上面我们提到了屁的主要成分,那剩下的1%是什么呢?是氨气、硫化氢、臭粪素等。想必大家对于当年化学老师强调无数遍的“氨气具有刺激性气味”“硫化氢具有臭鸡蛋气味”依然记忆犹新,臭粪素只是听名字就仿佛已经闻到了味道,这几种有味道的气体混合在一起,那臭的程度就可想而知了。虽然这几种气体含量极少,但贡献的气味却超乎想象。
  
  读完以后有没有对气体有了新的认识?其实生活中还有很多奇妙的气体,虽然不像氧气、二氧化碳、氮气那样普遍,但却有着自己的独特之处,比如用在汽车大灯里的氙气,霓虹灯里氩气、氖气,可用作麻醉剂的乙醚等等,还有更多奇妙的气体等着你去探索和发现。
  (本文图片来自网络,如有版权问题请与我们联系)

参考文献:

[1]王宏伟. 别拿笑气当娱乐[N]. 健康报,2017-09-13(004).

[2]朱凯丰.“笑气”知多少[J].中学化学,2017(06):18.

[3]王月亮.请别把“屁”当屁事儿[J].科学大众(中学生),2015(12):33-35.

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