本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我们很多人都经历过有时会伴随飞机飞行的耳痛。我个人曾经历过一次带着双耳感染的六小时飞行，我非常清楚这有多么不愉快。但即使对发生这种情况的原因有基本的了解，直到最近一次飞行，我才真正体会到我的耳膜所承受的压力。
当我飞行时，我通常会确保带上自己的耐用水瓶，并在机场装满水——为减少乘客造成的浪费尽自己的一份微薄之力。但一次延误让我带着空瓶登上了最近一次航班。我最终得到了一个新的薄塑料水瓶，结果证明，这是一个理想气体定律的有趣可视化展示。虽然实际公式是 PV=nRT，但我十几岁的时候喜欢称之为 “pivnert”，上周我飞行时想到的就是这个名字。
我在飞行途中喝完了一半的水，然后睡着了。当我醒来时，我密封并放在腿上的瓶子已经开始变形了。飞机已经开始下降。我看着我的旅伴，举起瓶子笑着说：“看！Pivnert！” 谢天谢地，我的旅伴是一位工程师，只是简单地说了一句 “不错！”，而不是 “你有什么毛病？” 或者 “你叫我什么？”
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瓶子刚开始变形。
那么我在说什么呢？
对于任何容器，其中包含的气体压力 (P) 取决于体积 (V)、空间中气体的量 (n) 和温度 (T) 的相互作用。
如果容器的体积不变，那么当容器中有更多的空气时，压力会比空气少时更大，这是有道理的。
如果容器的体积和容器中气体的量相同，那么升高温度会增加原子移动并与容器侧壁碰撞的能量。升高温度也会使压力升高。
根据您使用的温度标尺和您想要的能量单位，您需要包含一些东西来告诉您在给定温度下从气体中获得多少能量 (R)
或者，换句话说
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（请注意，这是一个理想气体定律，假设分子不会自然地相互排斥或吸引，并且它们足够小，以至于它们的体积与整个空间体积相比可以忽略不计。对于我们这个简单的瓶子例子，我们可以假设情况如此）。
随着我们继续下降，瓶子的变形越来越严重，偶尔会发出塑料让开的爆裂声。当我关闭瓶子时，它与大约 35,000 英尺高空的飞机客舱的压力相等。当飞机下降并且客舱内的压力开始回升时，瓶子没有机制进行校正，并开始遭受痛苦——就像我的耳朵一样。
当我们下降时，瓶子变形越来越严重（从左上到右下）。
我们的中耳也包含气囊，其压力通常与我们身体外部的空气压力相同。当我们环境中的压力发生变化时，我们可以通过允许空气通过鼻后部的咽鼓管进出（就像慢慢打开瓶盖一样）来平衡压力。这通常通过吞咽或打呵欠来完成。但是，当我们快速改变海拔高度时（例如在起飞和着陆期间）或者通过咽鼓管的气流受到限制时（例如当您感冒或发炎时），我们的吞咽和打呵欠无法足够快地弥补差异，我们开始感觉到这种不平衡引起的疼痛。
我惊讶于当我们下降时，瓶子变形得如此严重。压力变化非常大，以至于塑料最薄的地方瓶子几乎被压扁了。温度基本恒定，瓶子中的气体量实际上没有改变，瓶子外部的压力正在增加。唯一剩下的让步就是体积。
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我试图想象我的耳膜在处理使瓶子变形的压力变化。这似乎太过分了。我以为我可能在睡觉时不知何故把瓶子压扁了。并非所有变形都可能发生在着陆时。我开始相信我不知何故记录的不仅仅是压力的变化，所以我等到我们着陆并脚踏实地。然后我打开了瓶子。
（这段视频缺少的是我咯咯地笑着对自己说“pivnert”。）
那个声音和那个裂开的声音是瓶子在压力平衡时恢复到原来体积的声音。没有挤压，没有作弊——飞行实际上使瓶子变形了这么多。我惊讶于我们的身体在适应这种压力变化方面有多么有效，并且也很感激为什么当我们的系统无法像应有的那样高效工作时会感到如此痛苦。
下次，我打算带一个气球。
图片
https://www.flickr.com/photos/redlegsfan21/8573508345/
参考文献
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/001064.htm