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Un viscosimètre est un instrument utilisé pour mesurer l'écoulement et la viscosité d'un liquide. La viscosité d'un liquide affecte son comportement lors du pompage, de la tuyauterie, du trempage et du revêtement.
La mesure de la viscosité est donc utile pour une grande variété de matériaux, notamment :Pétrole ,Plastiques ,Peintures ,Revêtements, Adhésifs ,Cires
La mesure de la viscosité et des propriétés d'écoulement est également utile dans la production de produits de consommation courante tels que les aliments, les boissons, le dentifrice, les cosmétiques et le shampooing.
Les viscosimètres sont utilisés pour mesurer la viscosité et les caractéristiques d'écoulement des liquides et ont un large éventail d'applications où ils peuvent mesurer ces caractéristiques sur différentes substances et matériaux.
Voici quelques exemples de ces applications :
- Surveillance de la viscosité des confitures et des sirops lors de la production de condiments alimentaires pour assurer la cohérence entre les lots
- Analyse des caractéristiques d'écoulement lors de la conception de systèmes de tuyauterie pour le lait
- Mesure de l'écoulement de l'huile moteur à différentes températures
- Test de la viscosité des encres d'imprimante à jet d'encre
La viscosité est importante dans la lubrification des machines. Si la viscosité est trop faible, il y aura trop de contact entre les composants internes, provoquant une usure. Si la viscosité est trop élevée, l'huile forcera la machine à travailler plus dur pour surmonter la résistance interne de l'huile elle-même à l'écoulement.
La viscosité est une mesure de la résistance d'un matériau au mouvement lorsqu'une force lui est appliquée.
Par exemple, si vous pressez un tube de dentifrice, à quelle facilité la pâte sort-elle du bout du tube ? Il existe une formule pour mesurer la viscosité :Viscosité = Contrainte de cisaillement / Taux de cisaillement.
Vous exprimerez le résultat de cette formule en centipoises (cP). Un centipoise équivaut à 1 millipascal seconde. Ceci concerne la viscosité absolue. Pour la viscosité cinématique, la mesure est différente, ce que nous expliquerons plus en détail plus tard. La contrainte de cisaillement est la force par unité de surface nécessaire pour déplacer une couche de fluide par rapport à une autre. Le taux de cisaillement est une mesure de la vitesse à laquelle les couches changent lorsqu'elles se déplacent les unes par rapport aux autres.
Pour de nombreux liquides, la contrainte qui provoque l'écoulement est proportionnelle au taux de changement de la déformation de cisaillement. Pour un fluide particulier, à une température particulière, la valeur de la contrainte de cisaillement divisée par le taux de cisaillement est constante. Cette constante est la viscosité dynamique ou viscosité absolue. Mais vous pouvez aussi simplement l'appeler la viscosité d'un matériau. Une façon simple de considérer la viscosité est de penser à l'épaisseur d'un fluide, mais lorsque l'on examine des fluides de densités variables, la manière la plus claire de décrire la viscosité est comme une résistance à l'écoulement.
Les conditions de traitement d'un matériau sont essentielles tant dans sa production que dans son utilisation finale.
La viscosité d'un matériau est également une mesure indirecte utile de ses propriétés, telles que le poids moléculaire et la densité. Ces propriétés du matériau affectent ses caractéristiques d'écoulement.
La mesure de la viscosité est une tâche importante pour le contrôle qualité et la cohérence des lots.
La mesure de la viscosité est également importante car tous les fluides ne se comportent pas de la même manière.
En général, il existe deux types principaux :
- Newtonien, et
- Non-Newtonien.
Newtonien fait référence à la loi de viscosité de Newton, qui est la formule acceptée pour mesurer la viscosité. Dans un fluide Newtonien, la viscosité est constante et ne change pas avec les variations du taux de cisaillement. Les exemples typiques de fluides Newtoniens sont l'eau et l'huile moteur.
Cependant, dans un fluide non-Newtonien, la viscosité change. Ces fluides comprennent les types suivants :
- Plastiques
- Pseudoplastiques
- Épaississement rhéologique
- Thixotropie
- Dilatant
Un exemple courant de fluide non-Newtonien est le ketchup, qui devient plus fluide lorsque vous secouez la bouteille. Le ketchup est rhéofluidifiant car sa viscosité diminue lorsque la contrainte de cisaillement augmente. Viscosité cinématique et absolue. Il existe deux façons d'exprimer la viscosité :
- “Cinématique”
- “Absolue”
Vous mesurez la viscosité dynamique d'un fluide en examinant sa résistance à l'écoulement sous l'effet de la gravité. Vous déterminez sa viscosité absolue en mesurant la résistance d'un liquide à l'écoulement sous l'effet d'une force externe et contrôlable. Les deux viscosités sont également mesurées différemment. L'unité de viscosité cinématique est le centistokes (CSt). L'unité de viscosité absolue est le centipoise (cP).
Il existe deux méthodes de base pour mesurer la viscosité : soit un objet traverse un matériau stationnaire, soit le matériau s'écoule à travers ou le long d'un objet stationnaire. Avec l'une ou l'autre méthode, vous enregistrez le temps nécessaire à l'opération, ce qui mesure la résistance à l'écoulement.
En utilisant l'une ou l'autre de ces deux méthodes, il existe différents types de viscosimètres :
- Viscosimètre capillaire, ou en verre
- Viscosimètre rotatif
- Viscosimètre à bille tombante et à piston tombant.
- Les viscosimètres mesurent la viscosité Newtonienne.
Il existe également des rhéomètres pour mesurer la viscosité non-Newtonienne, et qui le font en utilisant plusieurs paramètres.
Comme nous l'avons vu, il existe un large éventail d'applications pour les viscosimètres et les rhéomètres.
- Quels facteurs devez-vous prendre en compte lors du choix d'un instrument de mesure de la viscosité ?
- Quel type de viscosité devrez-vous mesurer : absolue, cinématique, ou les deux ?
- Où effectuerez-vous votre travail : en laboratoire, en déplacement, ou ailleurs ?
- Quelle sera la complexité ou la variété des matériaux que vous souhaitez mesurer ?
En général, les rhéomètres sont des instruments plus polyvalents et plus coûteux que les viscosimètres, mais les rhéomètres mesureront les fluides non-Newtoniens.
En ce qui concerne les types de viscosimètres et de rhéomètres, il existe diverses grandes catégories d'instruments, couvrant :
- Viscosimètres portables, de poche
- Viscosimètres capillaires en verre
- Viscosimètres rotatifs
- Rhéomètres à roulement à billes et à palier d'air.
Les viscosimètres sont indispensables pour quantifier la résistance à l'écoulement des liquides, impactant des industries allant de l'alimentation à l'aérospatiale. Le choix entre viscosimètres (plus simples, économiques) et rhéomètres (avancés, polyvalents) dépend du comportement du fluide et des besoins de précision. Le contrôle de la température et les corrections de densité sont essentiels pour des mesures précises.