Известно, что слуховой аппарат человека чувствителен к изменениям атмосферного давления — если оно быстро меняется, то уши закладывает. От этого ощущения можно избавиться, если определенным образом глотнуть воздух. Объясните, основываясь на физических законах и закономерностях, наблюдаемое явление и оцените, при спуске на лифте с какого этажа Главного здания (ГЗ) МГУ им. М. В. Ломоносова это закладывание произойдет, если в среднем уши человека чувствуют изменение давления на 9 мм ртутного столба. Высота каждого этажа в ГЗ 5 м, а атмосферные условия близки к нормальным. Лифт опускается на первый этаж. Считайте, что в пределах высоты ГЗ плотность атмосферного воздуха не меняется.
1. Закладывание ушей при изменении атмосферного давления связано с тем, что внутреннее ухо человека, заключающее в себе некоторый объем воздуха, отделено от внешнего пространства герметичной барабанной перепонкой. При изменении внешнего давления внутреннее давление в определенных пределах их разности остается постоянным, барабанная перепонка выгибается внутрь или наружу, вызывая неприятные ощущения типа закладывания ушей и даже боль. Для выравнивания давлений, которое происходит через узкие каналы, связывающие внутреннее ухо с глоткой, человек и совершает глотательные движения, напрягая глотку, когда в ней замкнут определенный объем воздуха, и проталкивая его во внутреннее ухо или отсасывая его оттуда.
2. Для численной оценки переведем вначале h = 9 мм ртутного столба в Па, используя формулу для изменения давления с высотой:
Па.
3. Затем найдем высоту H, на которой при нормальных условиях (p = 105 Па, T = 273 К) давление воздуха уменьшится на величину Δp, с учетом того, что плотность воздуха, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, равна где молярная масса воздуха
г/моль.
4. Приравнивая выражения для Δp, получаем H ≈ 96 м, что примерно соответствует 20-му этажу ГЗ МГУ.
5. Многим школьникам известно, что вблизи поверхности земли при подъеме на каждые 10 м давление уменьшается на 1 мм рт. ст. Поэтому закладывание ушей произойдет при спуске с высоты, примерно равной 90 : 5 = 18 этажей ГЗ.

