La densidad potencial de una parcela de fluido a presión es la densidad que adquiriría la parcela si se la lleva adiabáticamente a una presión de referencia , a menudo 1 bar (100 kPa ). Mientras que la densidad cambia con el cambio de presión, la densidad potencial de una parcela de fluido se conserva a medida que cambia la presión experimentada por la parcela (siempre que no se mezcle con otras parcelas o se produzca un flujo neto de calor). El concepto se utiliza en oceanografía y (en menor medida) en ciencias atmosféricas .
La densidad potencial es una propiedad dinámicamente importante: para la estabilidad estática, la densidad potencial debe disminuir hacia arriba. Si no lo hace, una parcela de fluido desplazada hacia arriba se encuentra más liviana que sus vecinas y continúa moviéndose hacia arriba; de manera similar, una parcela de fluido desplazada hacia abajo sería más pesada que sus vecinas. Esto es cierto incluso si la densidad del fluido disminuye hacia arriba. En condiciones estables (la densidad potencial disminuye hacia arriba), el movimiento a lo largo de superficies de densidad potencial constante ( isopicnas ) se ve favorecido energéticamente sobre el flujo a través de estas superficies (flujo diapicno), por lo que la mayor parte del movimiento dentro de un fluido geofísico 3-D tiene lugar a lo largo de estas superficies 2-D.
En oceanografía, el símbolo se utiliza para denotar la densidad potencial , y la presión de referencia se toma como la presión en la superficie del océano. La anomalía de densidad potencial correspondiente se denota por kg /m 3 . Debido a que la compresibilidad del agua de mar varía con la salinidad y la temperatura , la presión de referencia debe elegirse para que esté cerca de la presión real para mantener la definición de densidad potencial dinámicamente significativa. Las presiones de referencia a menudo se eligen como un múltiplo entero de 100 bar; para agua cerca de una presión de 400 bar (40 MPa ), digamos, se usaría la presión de referencia 400 bar, y el símbolo de anomalía de densidad potencial se escribiría . Las superficies de densidad potencial constante (en relación con y en la proximidad de una presión de referencia dada) se utilizan en los análisis de datos oceánicos y para construir modelos de corrientes oceánicas . Las superficies de densidad neutra , definidas utilizando otra variable llamada densidad neutra ( ), pueden considerarse el análogo continuo de estas superficies de densidad potencial.
La densidad potencial se ajusta al efecto de la compresión de dos maneras:
La densidad de una parcela se puede calcular a partir de una ecuación de estado : donde es la temperatura, es la presión y son otros indicadores que afectan la densidad (por ejemplo, la salinidad del agua de mar ). La densidad potencial se calcularía entonces como: donde es la temperatura potencial de la parcela de fluido para la misma presión de referencia .
