本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
我們很多人都經歷過有時會伴隨飛機飛行的耳痛。我個人曾經歷過一次帶著雙耳感染的六小時飛行，我非常清楚這有多麼不愉快。但即使對發生這種情況的原因有基本的瞭解，直到最近一次飛行，我才真正體會到我的耳膜所承受的壓力。
當我飛行時，我通常會確保帶上自己的耐用水瓶，並在機場裝滿水——為減少乘客造成的浪費盡自己的一份微薄之力。但一次延誤讓我帶著空瓶登上了最近一次航班。我最終得到了一個新的薄塑膠水瓶，結果證明，這是一個理想氣體定律的有趣視覺化展示。雖然實際公式是 PV=nRT，但我十幾歲的時候喜歡稱之為 “pivnert”，上週我飛行時想到的就是這個名字。
我在飛行途中喝完了一半的水，然後睡著了。當我醒來時，我密封並放在腿上的瓶子已經開始變形了。飛機已經開始下降。我看著我的旅伴，舉起瓶子笑著說：“看！Pivnert！” 謝天謝地，我的旅伴是一位工程師，只是簡單地說了一句 “不錯！”，而不是 “你有什麼毛病？” 或者 “你叫我什麼？”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於塑造當今世界的發現和想法的有影響力的故事得以延續。
瓶子剛開始變形。
那麼我在說什麼呢？
對於任何容器，其中包含的氣體壓力 (P) 取決於體積 (V)、空間中氣體的量 (n) 和溫度 (T) 的相互作用。
如果容器的體積不變，那麼當容器中有更多的空氣時，壓力會比空氣少時更大，這是有道理的。
如果容器的體積和容器中氣體的量相同，那麼升高溫度會增加原子移動並與容器側壁碰撞的能量。升高溫度也會使壓力升高。
根據您使用的溫度標尺和您想要的能量單位，您需要包含一些東西來告訴您在給定溫度下從氣體中獲得多少能量 (R)
或者，換句話說
.JPG?w=1350)
（請注意，這是一個理想氣體定律，假設分子不會自然地相互排斥或吸引，並且它們足夠小，以至於它們的體積與整個空間體積相比可以忽略不計。對於我們這個簡單的瓶子例子，我們可以假設情況如此）。
隨著我們繼續下降，瓶子的變形越來越嚴重，偶爾會發出塑膠讓開的爆裂聲。當我關閉瓶子時，它與大約 35,000 英尺高空的飛機客艙的壓力相等。當飛機下降並且客艙內的壓力開始回升時，瓶子沒有機制進行校正，並開始遭受痛苦——就像我的耳朵一樣。
當我們下降時，瓶子變形越來越嚴重（從左上到右下）。
我們的中耳也包含氣囊，其壓力通常與我們身體外部的空氣壓力相同。當我們環境中的壓力發生變化時，我們可以透過允許空氣透過鼻後部的咽鼓管進出（就像慢慢開啟瓶蓋一樣）來平衡壓力。這通常透過吞嚥或打呵欠來完成。但是，當我們快速改變海拔高度時（例如在起飛和著陸期間）或者透過咽鼓管的氣流受到限制時（例如當您感冒或發炎時），我們的吞嚥和打呵欠無法足夠快地彌補差異，我們開始感覺到這種不平衡引起的疼痛。
我驚訝於當我們下降時，瓶子變形得如此嚴重。壓力變化非常大，以至於塑膠最薄的地方瓶子幾乎被壓扁了。溫度基本恆定，瓶子中的氣體量實際上沒有改變，瓶子外部的壓力正在增加。唯一剩下的讓步就是體積。
.JPG?w=1350)
我試圖想象我的耳膜在處理使瓶子變形的壓力變化。這似乎太過分了。我以為我可能在睡覺時不知何故把瓶子壓扁了。並非所有變形都可能發生在著陸時。我開始相信我不知何故記錄的不僅僅是壓力的變化，所以我等到我們著陸並腳踏實地。然後我打開了瓶子。
（這段影片缺少的是我咯咯地笑著對自己說“pivnert”。）
那個聲音和那個裂開的聲音是瓶子在壓力平衡時恢復到原來體積的聲音。沒有擠壓，沒有作弊——飛行實際上使瓶子變形了這麼多。我驚訝於我們的身體在適應這種壓力變化方面有多麼有效，並且也很感激為什麼當我們的系統無法像應有的那樣高效工作時會感到如此痛苦。
下次，我打算帶一個氣球。
圖片
https://www.flickr.com/photos/redlegsfan21/8573508345/
參考文獻
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/001064.htm