Worldlex Wiki La densité potentielle d'une particule de fluide sous pression est la densité que la particule acquerrait si elle était amenée de manière adiabatique à une pression de référence , souvent de 1 bar (100 kPa ). Alors que la densité change avec la pression, la densité potentielle d'une particule de fluide est conservée lorsque la pression subie par la particule change (à condition qu'aucun mélange avec d'autres parts ou flux de chaleur net ne se produise). Ce concept est utilisé en océanographie et (dans une moindre mesure) en sciences atmosphériques .
La densité potentielle est une propriété dynamiquement importante : pour la stabilité statique, la densité potentielle doit diminuer vers le haut. Si ce n'est pas le cas, une particule de fluide déplacée vers le haut se retrouve plus légère que ses voisines et continue à se déplacer vers le haut ; de même, une particule de fluide déplacée vers le bas serait plus lourde que ses voisines. Cela est vrai même si la densité du fluide diminue vers le haut. Dans des conditions stables (densité potentielle diminuant vers le haut), le mouvement le long de surfaces de densité potentielle constante ( isopycnes ) est énergétiquement favorisé par rapport à l'écoulement à travers ces surfaces (écoulement diapycnal), de sorte que la majeure partie du mouvement dans un fluide géophysique 3D se produit le long de ces surfaces 2D.
En océanographie, le symbole est utilisé pour désigner la densité potentielle , la pression de référence étant considérée comme la pression à la surface de l'océan. L' anomalie de densité potentielle correspondante est notée kg /m 3 . Étant donné que la compressibilité de l'eau de mer varie avec la salinité et la température , la pression de référence doit être choisie proche de la pression réelle pour que la définition de la densité potentielle reste dynamiquement significative. Les pressions de référence sont souvent choisies comme un multiple entier de 100 bars ; pour de l'eau proche d'une pression de 400 bars (40 MPa ), par exemple, la pression de référence de 400 bars serait utilisée et le symbole d'anomalie de densité potentielle s'écrirait . Les surfaces de densité potentielle constante (par rapport à et au voisinage d'une pression de référence donnée) sont utilisées dans les analyses de données océaniques et pour construire des modèles de courants océaniques . Les surfaces de densité neutre , définies à l'aide d'une autre variable appelée densité neutre ( ), peuvent être considérées comme l'analogue continu de ces surfaces de densité potentielle.
La densité potentielle ajuste l'effet de la compression de deux manières :
- L'effet du changement de volume d'un colis dû à un changement de pression (à mesure que la pression augmente, le volume diminue).
- L'effet du changement de température du colis dû au changement adiabatique de pression (à mesure que la pression augmente, la température augmente).
La masse volumique d'une parcelle peut être calculée à partir d'une équation d'état : où est la température, est la pression et sont d'autres traceurs qui affectent la masse volumique (par exemple la salinité de l'eau de mer ). La masse volumique potentielle serait alors calculée comme suit : où est la température potentielle de la parcelle de fluide pour la même pression de référence .