fluido barotrópico

Estratificación barotrópica de fluidos de presión y densidad

En dinámica de fluidos , un fluido barotrópico es aquel cuya densidad depende únicamente de la presión. ^{[ 1 ]} El fluido barotrópico es un modelo útil del comportamiento de los fluidos en una amplia variedad de campos científicos, desde la meteorología hasta la astrofísica.

La densidad de la mayoría de los líquidos es prácticamente constante ( isopícnica ), por lo que se puede afirmar que varía muy poco con la presión y la temperatura. El agua, cuya densidad varía solo un pequeño porcentaje con la temperatura y la salinidad, puede considerarse barotrópica. En general, el aire no es barotrópico, ya que su densidad depende de la temperatura y la presión; sin embargo, en ciertas circunstancias, la suposición barotrópica puede resultar útil.

En astrofísica , los fluidos barotrópicos son importantes para el estudio del interior estelar o del medio interestelar. Un tipo común de modelo barotrópico utilizado en astrofísica es el fluido politrópico . Sin embargo, la suposición barotrópica no suele ser muy realista.

En meteorología , una atmósfera barotrópica es aquella en la que la densidad del aire depende únicamente de la presión; por consiguiente, las superficies isobáricas (superficies de presión constante) también son superficies de densidad constante. Dichas superficies isobáricas serán isotérmicas , por lo que (según la ecuación del viento térmico ) el viento geostrófico no variará con la profundidad. Por lo tanto, el movimiento de una masa de aire barotrópica en rotación está fuertemente restringido. Los trópicos son más cercanos a la barotropía que las latitudes medias porque la temperatura es más uniforme horizontalmente en los trópicos.

Un flujo barotrópico es una generalización de una atmósfera barotrópica. Se trata de un flujo en el que la presión depende únicamente de la densidad, y viceversa. En otras palabras, es un flujo en el que las superficies isobáricas son isopícnicas, y viceversa. Un fluido no barotrópico puede generar un flujo barotrópico, pero un fluido barotrópico siempre seguirá un flujo barotrópico. Algunos ejemplos son las capas barotrópicas de los océanos, un gas ideal isotérmico o un gas ideal isentrópico .

Un fluido que no es barotrópico es baroclínico ; es decir, la presión no es el único factor que determina la densidad. Para un fluido barotrópico o un flujo barotrópico (como una atmósfera barotrópica), el vector baroclínico es cero.

Véase también

dinámica atmosférica

Referencias

↑ Shames, Irving H. (1962). Mecánica de fluidos . McGraw-Hill. pág. 159. LCCN 61018731. Consultado el 8 de noviembre de 2012. Si $\rho {}$ es expresable como una función de $p$ solamente, es decir, $\rho =\rho {}(p)$ , el $\int _{0}^{p}{\frac {dp}{\rho {}}}$ En la ecuación 5-66, la función es integrable. Los fluidos que poseen esta característica se denominan fluidos barotrópicos .

James R. Holton, Introducción a la meteorología dinámica , ISBN 0-12-354355-X, 3ª edición, pág. 77.
Marcel Lesieur, "Turbulencia en fluidos: modelado estocástico y numérico", ISBN 0-7923-0645-7, 2e.
David Tritton , "Dinámica de fluidos físicos", ISBN 0-19-854493-6.

[1] Shames, Irving H. (1962). Mecánica de fluidos . McGraw-Hill. pág. 159. LCCN 61018731. Consultado el 8 de noviembre de 2012. Si $\rho {}$ es expresable como una función de $p$ solamente, es decir, $\rho =\rho {}(p)$ , el $\int _{0}^{p}{\frac {dp}{\rho {}}}$ En la ecuación 5-66, la función es integrable. Los fluidos que poseen esta característica se denominan fluidos barotrópicos .

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