Antwort:
Der eigentliche Unterschied ist die Tonhöhe des Vokals. Da Frauen durchschnittlich eine höhere Stimme haben, kann der höhere Ton mit Ihnen assoziiert (Frau, langes au, Mann, kurzes ann -- Zufall?). Ganz einfach. Ich würde aber nicht behaupten wollen, der Effekt sei bei diesem Wort besonders gut messbar.
Darüber hinaus wäre wohl ein verstärkender Effekt durch kulturelle Einflüsse zu verzeichnen, wie schon hier in den Kommentaren deutlich wird. So habe ich mal gehört, ich glaube im Quatsch Comedy Club, "Tschüssiekofski" wäre "tuntig".
Zur Phonologie
Einsatz:
Zur Veranschaulichung kann man mal die Techno-Beatbox immitieren: 'Un-tz 'un-tzz 'Un-tz 'un-tzz. Nicht zufällig wird diese in der Regel mit U wiedergegeben, das eben relativ tief klingt und vorallem einen Kehlkopfverschlusslaut im Ansatz zeigt, der Druck aufbaut um die tiefen Schwingungen zu betonen und sich gegebenenfalls auch unter dem Rauschen in tschüss verstecken mag, bei tschühüs aber eher fehlt (im Selbstversuch). Letzteres dürfte unter dem Schlagwort Kopfstimme beschrieben werden.
Vokalismus:
Tonhöhe spielt auch sonst eine wichtige Rolle, nicht nur fallend oder steigend bei Aussagen bzw. Fragen, sondern etwa auch ca. eine kleine Terz in Rufnamen: "Wilfried! Hier her!". So oder so ähnlich verhällt es sich dann auch mit "Tschü-üs" als Rufwort, was in mehreren Varianten eindeutig zu unterscheidenden ist, die sich schriftsprachlich nicht ohne weiteres wiedergeben lassen, denen entsprechende Konotation zugeschrieben werden kann (die sich zwar beschreiben ließe). Das reicht natürlich vom einfachen "Tsch-üs" bis zum Glissando über eine ganze Oktave.
Dieses einfache Symbol "tschüs" erweckt wohl bei jedem Leser leicht unterschiedliche Assoziationen. Wie das Neutral zu beschreiben sein soll und in welcher Hinsicht überhaupt, kann ich nicht sagen. Die gesamte Bandbreite der einfachen Abschiedsformeln von "komm zurück" bis "verzieh dich" kann prinzipiel aufmoduliert werden. Der Sprachökonomie wegen hat das seine Grenzen, aber wo darin semantisch bzw. tonal der neutrale Mittelpunkt liegen soll, hängt wohl vom Kontext ab. Klar zu unterscheiden sind sicherlich Frage und Antwort im Schema: "ich geh jetzt" - "ja gut" ("ich auch"); aber sicherlich nicht immer, denn im Zweifelsfall genügt ein nahezu unbetonter Vokal (also wie in Matjes, nicht En. Chess).
Coda:
Man könnte wohl sagen, tschüss mit abfälligem Ton sei besonders kurz, das betrifft aber auch den Schlusskonsonant, daher macht es nun gar keinen Sinn, diesen grafisch zu verlängern. Man kann natürlich auch tschüs-ss sagen, dann klingt man eben wie eine falsche Schlange. Das s kann trotz Auslautverhärtung ansatzweise stimmhaft im Übergang von Vokal zu Konsonant sein. Ist der Übergang länger als der Rest, wird man trotzdem der Gewohnheit nach eher ein stimmloses S hören, da mehr Anteile im hochfrequenten Bereich anklingen, ungeachtet der Dauer.
Ich würde gern mehr zur Phonetik schreiben, doch mir fehlt das Vorwissen. Eine Unterscheidung zwischen einer oder zwei Silben in Tschüüs ist nicht immer möglich. Abschließend kann man wohl sagen, was in Englischer Grammatik als langer Vokal gilt, ist eigentlich ein Diphtong. Und so dürfte es sich hier in den meisten fällen wohl auch verhalten, wenn nicht ein Hiatus oder gar Konsonant /h/ dazwischen eingefügt wird.
Der Unterschied zwischen langen und kurzen Vokalen ist linguistisch zweifelhaft. Jedenfalls ist die aus dem Deutschunterricht bekannten Form nicht verallgemeinerbar, der vor allem die sowieso nicht immer logische Schreibweise bespricht. Im Sanskrit spricht man dagegen von leichten und schweren Silben; Über Japanisch oder Arabisch sagt man, dort gebe es wirklich lange Vokale, aber davon verstehe ich nichts. Ob bei uns allein die Tonhöhe oder noch Charakteristika wie offen/geschlossen mitwirken, und die Länge nur eine Folge davon ist, tut wohl nicht wirklich was zur Sache.
