En dinámica de fluidos , un fluido barotrópico es un fluido cuya densidad es función 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 casi constante ( isopícnica ), por lo que se puede afirmar que sus densidades varían sólo débilmente con la presión y la temperatura. El agua, que varía sólo un pequeño porcentaje con la temperatura y la salinidad, puede considerarse aproximadamente barotrópica. En general, el aire no es barotrópico, ya que es una función de la temperatura y la presión; pero, en determinadas circunstancias, el supuesto barotrópico puede ser útil.
En astrofísica , los fluidos barotrópicos son importantes para el estudio del interior de las estrellas o del medio interestelar. Una clase común de modelo barotrópico utilizado en astrofísica es el fluido politrópico . Normalmente, el supuesto barotrópico no es muy realista.
En meteorología , una atmósfera barotrópica es aquella en la que la densidad del aire depende únicamente de la presión, por lo que las superficies isobáricas (superficies de presión constante) también son superficies de densidad constante. Dichas superficies isobáricas también serán superficies isotérmicas , por lo que (según la ecuación del viento térmico ) el viento geostrófico no variará con la profundidad. Por lo tanto, los movimientos de una masa de aire barotrópico en rotación están fuertemente limitados. Los trópicos son más barotrópicos que las latitudes medias porque la temperatura es más uniforme horizontalmente en los trópicos.
Un flujo barotrópico es una generalización de una atmósfera barotrópica. Es un flujo en el que la presión es una función de la densidad únicamente y viceversa. En otras palabras, es un flujo en el que las superficies isobáricas son superficies isopícnicas y viceversa. Se puede tener un flujo barotrópico de un fluido no barotrópico, pero un fluido barotrópico siempre seguirá un flujo barotrópico. Algunos ejemplos incluyen 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.
Si es expresable como una función de solamente, es decir, , la en la ecuación 5-66 es integrable. Los fluidos que tienen esta característica se denominan fluidos barotrópicos .
