Qu'est-ce que la viscosité dynamique?
La viscosité dynamique d'un fluide est définie comme la contrainte de cisaillement appliquée divisée par le gradient de vitesse obtenu lorsqu'une force de cisaillement est appliquée à un fluide. La viscosité varie grandement d'un fluide à l'autre. C'est important dans le comportement d'écoulement des liquides.
Le terme utilisé pour décrire la résistance d'un fluide à l'écoulement est la viscosité. Le sirop est plus visqueux que l'eau; mélasse plus visqueuse que le sirop. La viscosité est le résultat de la facilité avec laquelle les molécules se glissent les unes sur les autres et est fonction de la chimie, de la forme et de la température de ces molécules. Les gaz aussi ont des viscosités variables. À la même température, l'oxygène est deux fois plus visqueux que l'hydrogène ou l'ammoniac, tandis que la viscosité de l'azote se situe au centre.
La mesure classique de la viscosité provient d’un test consistant en deux plaques lisses séparées par un mince film de fluide. La plaque inférieure est immobile. L'expérimentateur, utilisant une force connue, tente de faire glisser la plaque supérieure au-delà de la plaque inférieure. Dans le film de liquide, les molécules situées à côté de la plaque inférieure ont une vitesse nulle. Les molécules de fluide situées à côté de la plaque supérieure ont la même vitesse que la plaque supérieure.
Bien que le fluide puisse être un gaz ou un liquide, il est plus facile de penser aux liquides dans cet essai. Si la substance séparant les plaques est de l’eau, la plaque supérieure glissera très facilement latéralement. Avec de la mélasse comme liquide, la plaque supérieure se déplacera lentement avec la même force appliquée.
Une force de cisaillement se situe dans la direction de la force, par opposition aux forces de traction ou de compression, qui seraient dans ce cas les forces nécessaires pour écarter ou rapprocher les plaques. La contrainte de cisaillement est la force de cisaillement divisée par une unité de surface et est exprimée en newtons par mètre carré (N / m 2 ) ou en pascals (Pa). Les calculs de viscosité sont généralement effectués en unités métriques.
Le gradient de vitesse est la différence entre le débit du liquide à côté de la plaque inférieure, égal à zéro, et le liquide à côté de la plaque supérieure, identique au débit de la plaque supérieure. La viscosité dynamique est alors la contrainte de cisaillement divisée par le taux de cisaillement et est mesurée en pascal-secondes (Pa-s). Pratiquement, la viscosité est mesurée en centipoises (cPo). Un centipoise équivaut à un millipascal par seconde.
Une autre mesure de la viscosité est la viscosité cinématique. La viscosité cinématique est la viscosité dynamique divisée par la densité du fluide. La viscosité cinématique est plus facile à mesurer que la viscosité dynamique, elle est donc souvent utilisée pour déterminer la viscosité dynamique.
Un fluide newtonien conserve une viscosité dynamique constante, indépendante du taux de cisaillement. Le ketchup est un fluide non newtonien. Il a une viscosité dynamique élevée lorsque le débit est faible mais devient presque aussi fluide que l'eau lorsque le débit augmente. Cela explique pourquoi les gens agitent des bouteilles de ketchup pour accélérer le flux de ketchup, mais finissent par avoir trop à faire dans leur assiette.