24 mars 2006

IV] Mouvement d'une particule

 

Le déplacement d'une particule ou molécule se fait sous l'action :

- de l’agitation thermique (diffusion)
- d'un champ gravidique (centrifugation)
- d'un champ électrique (électrophorèse)

Elle est freinée :

- soit par des chocs avec les autres molécules (solvant, soluté)
- soit par la résistance due aux attractions, interactions (Van der Waals, Hydrogène, parois ....)

Si  les attractions sont très fortes, on a des  solides dits rigides
Si les attractions faibles, on a des liquides
L'effet des chocs et des interactions entre les molécules en déplacement se traduit par un ralentissement de leur mouvement, comme sous l'effet d'une force continue qui tend à s'opposer à ce déplacement.

Les mesures de viscosité constituent un moyen important et simple d'étude de la structure des macromolécules ou des assemblages (colloïdes, micelles).

C'est une propriété qui est très directement reliée à la forme et aux dimensions des particules contenues dans la solution.

 

1) Frottement dans un liquide pur

 

Lorsqu'un liquide s'écoule (écoulement laminaire, lame, sans turbulences, comparable au frottement de deux solides..) sur une surface, la couche adhérant à la paroi peut être considérée comme immobile et les autres s'écoulant d'autant plus rapidement qu'elles seront plus éloignées.

a) Viscosité dynamique

 

 

 

Si on représente par un vecteur, la vitesse de chaque particule située dans une section droite perpendiculaire à l'écoulement d'ensemble, la courbe lieu des extrémités de ces vecteurs représente le profil de vitesse.
Le mouvement du fluide peut être considéré comme résultant du glissement des couches de fluide les unes sur les autres.
La vitesse de chaque couche est une fonction de la distance z de cette courbe au plan fixe : v = v (z).
Considérons 2 couches contiguës distantes de dz.

 La force de frottement F qui s'exerce à la surface de séparation de ces deux couches s'oppose au glissement d'une couche sur l'autre. Elle est proportionnelle à la différence de vitesse des couches soit dv, à leur surface S et inversement proportionnelle à dz :
Le facteur de proportionnalité h est le coefficient de viscosité dynamique du fluide.

 

 

 

 
 

 

image_1

 



Formule de la viscosité dynamique :

 

F= h . S . dv/dz

 

b) Viscosité cinématique

 

Dans de nombreuses formules apparaît le rapport de la viscosité
dynamique h et de la masse volumique r
Ce rapport est appelé viscosité cinématique 

 

 image_2

 

Formule de la viscosité cinématique :

 

V=h/p  p masse volumique du fluide

 h viscosité dynamique

 v s’exprime en m²/s

 

 

image_3

 

 
     

 

2) Fonctions dérivées de la viscosité

 

h Viscosité d'une solution
h0 Viscosité  du solvant pur

hr = h / h0  viscosité relative (sans dimensions)

hs = (h - h0 )/ h0  viscosité spécifique = (hr - 1) (sans dimensions)

hi = limite (hs /C) C=0  viscosité intrinsèque (dimensions conc.-1)

 

3) Exemples de viscosité de quelques fluides quotidiens

 

L’unité est le Pa/s

 

Mélasse 10²

Bitume 108

Eau (20.2°C) 10-3

Miel 101

Pétrole  0,65.10-3

 

Ces viscosités sont définies à température ambiante, car la viscosité de certains fluides (l’eau notamment) évolue avec la température.



 

Posté par tpe_fluides_thix à 19:03 - - Commentaires [0] - Permalien [#]


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