В гидродинамике баротропная жидкость — это жидкость, плотность которой зависит только от давления. [1] Баротропная жидкость — полезная модель поведения жидкости в самых разных научных областях, от метеорологии до астрофизики.
Плотность большинства жидкостей почти постоянна ( изопикническая ), поэтому можно утверждать, что их плотность слабо меняется с давлением и температурой. Вода, которая меняется всего на несколько процентов с температурой и соленостью, может быть аппроксимирована как баротропная. В общем, воздух не является баротропным, так как он является функцией температуры и давления; но при определенных обстоятельствах баротропное предположение может быть полезным.
В астрофизике баротропные жидкости играют важную роль в изучении звездных внутренностей или межзвездной среды. Одним из распространенных классов баротропных моделей, используемых в астрофизике, является политропная жидкость . Обычно баротропное предположение не очень реалистично.
В метеорологии баротропная атмосфера — это атмосфера, в которой плотность воздуха зависит только от давления, в результате чего изобарические поверхности (поверхности постоянного давления) также являются поверхностями постоянной плотности. Такие изобарические поверхности также будут изотермическими поверхностями, следовательно (из уравнения термического ветра ) геострофический ветер не будет меняться с глубиной. Следовательно, движения вращающейся баротропной воздушной массы сильно ограничены. Тропики более близки к баротропным, чем средние широты, потому что температура в тропиках более близка к горизонтальной однородности.
Баротропный поток — это обобщение баротропной атмосферы. Это поток, в котором давление является функцией только 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 баротропному потоку. Примерами являются баротропные слои океанов, изотермический идеальный газ или изэнтропический идеальный газ.
Жидкость, которая не является баротропной, является бароклинной , т. е. давление не является единственным фактором, определяющим плотность. Для баротропной жидкости или баротропного течения (например, баротропной атмосферы) бароклинный вектор равен нулю.
выражается как функция только от , то есть , то в уравнении 5-66 интегрируемо. Жидкости, обладающие этой характеристикой, называются баротропными жидкостями .
