- En tant que liquide le plus abondant sur terre, couvrant 71 % de la surface terrestre, n’est-il pas temps de comprendre un peu mieux la viscosité de l’eau ?
- Si vous êtes impliqué dans la conception ou la fabrication de systèmes de fluides hydrauliques, vous devez comprendre les tenants et aboutissants de la viscosité de l’eau. Cet article vous aidera dans votre démarche.
- Le saviez-vous ? La viscosité de l’eau est un facteur crucial de la circulation sanguine !
La viscosité est la mesure dans laquelle un fluide (gaz ou liquide) résiste au changement de forme. En d’autres termes, la mesure dans laquelle un fluide s’oppose à l’écoulement. Par conséquent, la viscosité de l’eau désigne la mesure dans laquelle l’eau résiste à l’écoulement ou au mouvement.
Une façon plus technique de décrire la viscosité est de dire qu’il s’agit d’une mesure de la résistance d’un fluide donné à la déformation causée par une contrainte de cisaillement ou de traction.
La mesure opposée (réciproque) à la viscosité est la fluidité, qui indique la facilité avec laquelle un fluide s’écoule.
La viscosité englobe d’autres facteurs physiques tels que la friction interne (les forces de contact entre les molécules) et la facilité avec laquelle la vitesse est initiée et s’accumule dans un fluide.
Une simple comparaison entre l’écoulement de l’eau (faible viscosité) et du miel (forte viscosité) peut aider à illustrer le principe.
Applications de la viscosité
La viscosité est couramment utilisée pour évaluer la lubrification dans les systèmes mécaniques et pour déterminer les forces d’opposition qui apparaissent lors du transport de fluides dans les pipelines.
Elle est également importante pour évaluer et contrôler l’écoulement des liquides dans les processus industriels tels que le moulage par injection et la pulvérisation.
La physique de la viscosité
Dans de nombreux fluides, il existe une proportionnalité entre la contrainte de cisaillement qui crée l’écoulement et le taux de déformation (ou déformation de cisaillement).
Une autre façon de voir les choses est que lorsque vous divisez la contrainte de cisaillement par le taux de déformation, vous obtenez une valeur constante pour un certain fluide maintenu à une température spécifique.
La constante calculée pour le fluide est connue sous le nom de viscosité absolue ou dynamique.
Viscosité dynamique = (Force x Temps) / Surface
Les unités de la viscosité dynamique sont Ns/m2 (Ns m-2), ou mPa.s, ou l’unité SI Poiseuille (où 1 centi-Poiseuille = 1 mPa.s pour l’eau à 20oC).
Les fluides qui produisent une constante de viscosité sont appelés fluides newtoniens.
Les fluides qui ne produisent pas de constante sont appelés fluides non-newtoniens.
Un autre type de mesure de la viscosité qui est utile pour certaines applications est la viscosité cinématique qui est calculée en divisant la viscosité dynamique par la densité et est mesurée en m2/s (m2s-1).
L’effet de la température
La viscosité change avec la température de différentes manières selon que le fluide est un liquide ou un gaz.
La viscosité des liquides diminue rapidement lorsque la température augmente.
La viscosité des gaz augmente lorsque la température augmente.
En d’autres termes, lorsqu’ils sont chauffés, les liquides s’écoulent plus facilement et les gaz s’écoulent plus lentement.
Quelle est la viscosité de l’eau ?
L’eau est un liquide, et chaque molécule contient un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène (H2O). Il s’agit du liquide le plus abondant sur Terre, couvrant 71 % de la surface terrestre.
L’une des raisons pour lesquelles la viscosité de l’eau est une mesure importante est que l’eau est largement utilisée dans l’industrie, l’ingénierie, l’agriculture et comme solvant dans la production chimique.
En fait, la raison pour laquelle l’eau est un si bon solvant est qu’elle a une viscosité relativement faible. Comme nous l’avons mentionné précédemment, la viscosité des liquides diminue lorsque la température augmente, c’est pourquoi il est souvent utilisé à une température élevée dans les processus industriels pour améliorer la viscosité. Elle est également importante en biologie, car la viscosité de l’eau est un facteur crucial de la circulation sanguine.
La viscosité de l’eau à 20oC est couramment utilisé comme étalon primaire. Comme mentionné précédemment, l’unité SI de la viscosité absolue est le Poiseuille, qui se rapporte à la viscosité de l’eau à 20°C.oC. Température du corps (37oC) est une autre mesure de la viscosité couramment utilisée.
L’eau a une faible viscosité en raison de la faiblesse des liaisons intermoléculaires. Cependant, la force de ces liaisons augmente à mesure que l’eau se refroidit. Lorsqu’elle tombe à 0oC et commence à geler, il est clair que la viscosité est beaucoup plus élevée. La glace s’écoule toujours, mais à un rythme beaucoup plus lent que l’eau chaude.
En utilisant la viscosité de l’eau
Une fois que la viscosité d’un liquide est connue à différentes températures, par exemple l’eau, il est facile de déterminer avec précision la viscosité des autres liquides.
C’est pourquoi les graphiques et les tableaux de la viscosité de l’eau sont facilement disponibles.
La principale utilisation des valeurs de la viscosité de l’eau est la comparaison avec d’autres fluides. La viscosité de 0,00102 poise ou 1,002 mPa.s à 20°C est une valeur de référence.oC est la mesure standard qui sert de référence pour l’expérimentation des fluides.
Cette valeur a été obtenue grâce à des expériences minutieuses et répétées utilisant la méthode capillaire, des manomètres et des viscosimètres.
Conclusion
La viscosité de l’eau à 20oC est devenue la mesure standard de la viscosité, à laquelle la plupart des autres fluides, notamment les liquides, sont comparés.
L’expérimentation qui a conduit à une bonne compréhension de la viscosité est utile dans de nombreuses industries. La conception et la maintenance des systèmes hydrauliques exigent par exemple une bonne compréhension de la viscosité.
