Баротропная жидкость

редактировать

Жидкость плотность которого является функцией только давления

Баротропная стратификация жидкости давления и плотности

В гидродинамике баротропная жидкость жидкость, плотность которой зависит только от давления. Баротропная жидкость - полезная модель поведения жидкости в самых разных областях науки, от метеорологии до астрофизики.

Плотность большинства жидкостей почти постоянна (изопикническая ), поэтому можно утверждать, что их плотности очень слабо изменяются в зависимости от давления и температуры. Вода, которая изменяется всего на несколько процентов в зависимости от температуры и солености, может быть приблизительно баротропной. В общем, воздух не баротропен, так как это функция температуры и давления; но при определенных обстоятельствах предположение о баротропности может оказаться полезным.

В астрофизике баротропные жидкости важны при изучении звездных недр или межзвездной среды. Одним из распространенных классов баротропных моделей, используемых в астрофизике, является политропная жидкость. Обычно предположение о баротропности не очень реалистично.

В метеорологии, баротропная атмосфера - это та атмосфера, для которой плотность воздуха зависит только от давления, в результате изобарические поверхности (поверхности постоянного давления) также являются поверхностями постоянной плотности. Такие изобарические поверхности также будут изотермическими поверхностями, следовательно (из уравнения теплового ветра ) геострофический ветер не будет изменяться с глубиной. Следовательно, движение вращающейся баротропной воздушной массы сильно ограничено. Тропики более близки к баротропам, чем средние широты, потому что температура в тропиках более однородна по горизонтали.

A баротропный поток является обобщением баротропной атмосферы. Это поток, в котором давление зависит только от плотности и наоборот. Другими словами, это поток, в котором изобарические поверхности являются изопикническими поверхностями и наоборот. Можно иметь баротропный поток небаротропной жидкости, но баротропная жидкость всегда будет следовать за баротропным потоком. Примеры включают баротропные слои океанов, изотермический идеальный газ или изоэнтропический идеальный газ.

Небаротропная жидкость называется бароклинной, т.е. е. давление - не единственный фактор, определяющий плотность. Для баротропной жидкости или баротропного потока (например, баротропной атмосферы) бароклинный вектор равен нулю.

См. Также

Атмосферная динамика

Ссылки

^Шеймс, Ирвинг Х. (1962). Механика жидкостей. Макгроу-Хилл. п. 159. LCCN 61018731. Проверено 8 ноября 2012 г. Если $ρ {\ displaystyle \ rho {}}$ $\ rho {}$ можно выразить как функцию только от $p {\ displaystyle p}$ $p$ , то есть $ρ = ρ (p) {\ displaystyle \ rho = \ rho {} (p)}$ $\ rho = \ rho {} (p)$ , $∫ 0 pdp ρ {\ displaystyle \ int _ {0} ^ {p} {\ frac {dp} {\ rho {}}}}$ $\ int _ {0} ^ {p} {\ frac {dp} {\ rho {}}}$ в уравнении. 5-66 интегрируется. Жидкости, обладающие этой характеристикой, называются баротропными жидкостями.

Джеймс Р. Холтон, Введение в динамическую метеорологию, ISBN 0-12-354355-X, 3-е издание, стр. 77.
Марсель Лезье, «Турбулентность в жидкостях: стохастическое и численное моделирование», ISBN 0-7923-0645-7, 2e.
Дэвид Триттон, «Physical Fluid Dynamics», ISBN 0-19-854493-6.