Потенциальная плотность

Плотность потенциальной посылки жидкости при давлении является плотность , что посылка будет приобретать , если адиабатически привел к опорному давлению , часто 1 бар (100 кПа ). В то время как плотность изменяется с изменением давления, потенциальная плотность жидкой посылки сохраняется, поскольку давление, испытываемое этим участком, изменяется (при условии, что не происходит смешивания с другими участками или нетто-теплового потока). Эта концепция используется в океанографии и (в меньшей степени) в атмосферных науках . ${\ displaystyle P}$${\ displaystyle P_ {0}}$

Плотность потенциала является динамически важным свойством: для статической устойчивости плотность потенциала должна уменьшаться вверх. В противном случае жидкий пакет, смещенный вверх, оказывается легче своих соседей и продолжает двигаться вверх; Точно так же жидкий пакет, смещенный вниз, будет тяжелее, чем его соседи. Это верно, даже если плотность жидкости уменьшается вверх. В стабильных условиях (потенциальная плотность уменьшается вверх) движение вдоль поверхностей с постоянной потенциальной плотностью ( изопикнали ) энергетически более благоприятно, чем поток через эти поверхности (диапикнальный поток), поэтому большая часть движения в трехмерной геофизической жидкости происходит вдоль этих двух поверхностей. Поверхности D.

В океанографии этот символ используется для обозначения потенциальной плотности , при этом за эталонное давление принимается давление на поверхности океана. Соответствующая аномалия потенциальной плотности обозначается кг / м ³ . Поскольку сжимаемость из морской воды зависит от солености и температуры , опорное давление должно быть выбрано вблизи фактического давления , чтобы сохранить определение плотности потенциальной динамически значимой. Эталонные давления часто выбираются как целые, кратные 100 бар; для воды с давлением около 400 бар (40 МПа${\ displaystyle \ rho _ {\ theta}}$${\ displaystyle P_ {0}}$${\ displaystyle \ sigma _ {\ theta} = \ rho _ {\ theta} -1000}$ ), скажем, будет использоваться эталонное давление 400 бар, и будет написан символ аномалии потенциальной плотности . Поверхности с постоянной потенциальной плотностью (относительно и вблизи заданного эталонного давления) используются при анализе данных об океане и для построения моделей океанских течений . Поверхности нейтральной плотности , определенные с помощью другой переменной, называемой нейтральной плотностью ( ), можно рассматривать как непрерывный аналог этих поверхностей потенциальной плотности.${\displaystyle \sigma _{4}}$${\displaystyle \gamma ^{n}}$

Потенциальная плотность регулируется с учетом эффекта сжатия двумя способами:

• Эффект изменения объема посылки из-за изменения давления (по мере увеличения давления объем уменьшается).
• Эффект изменения температуры посылки из-за адиабатического изменения давления (по мере увеличения давления температура увеличивается).

Плотность посылки можно рассчитать по уравнению состояния :

${\displaystyle \rho =\rho (P,T,S_{1},S_{2},...)}$

где это температура, давление и другие индикаторы , которые влияют на плотность (например , солености из морской воды ). Тогда потенциальная плотность будет рассчитана как:${\displaystyle T}$${\displaystyle P}$${\displaystyle S_{n}}$

${\displaystyle \rho _{\theta }=\rho (P_{0},\theta ,S_{1},S_{2},...)}$

где - потенциальная температура пакета жидкости для того же эталонного давления .${\displaystyle \theta }$${\displaystyle P_{0}}$

См. Также [ править ]

Потенциальная энергия

Ссылки [ править ]

• Джон М. Уоллес и Питер В. Хоббс (2006). Наука об атмосфере, вводный обзор, второе издание . Академическая пресса. ISBN 0-12-732950-1.
• Роберт Х. Стюарт (2002). Введение в физическую океанографию . Архивировано из оригинала на 2012-12-05 . Проверено 14 ноября 2006 .