24 mars 2006

I] La viscosité et ses critères d’évolution

 

1) Viscosité

 

Lorsqu’une personne touche à des sables mouvants, ils deviennent moins visqueux et la personne y est vite engloutie. Les particules de sables sont si faiblement tassées les unes sur les autres que la surface qui semble solide cède facilement lorsqu’une personne ou un animal la piétine. Le mélange devient alors subitement moins visqueux et les victimes pénètrent de plus en plus profondément à l’intérieur. Donc, les sables mouvants semblent passer du solide au liquide lorsqu’ils sont manipulés,lorsqu’ils subissent une contrainte.

Si les caractéristiques d’écoulement de pâtes diffèrent selon le matériau, leurs propriétés mécaniques résultent de leur constitution commune : le mélange d’un liquide et de très nombreux grains mous ou durs. Ces grains peuvent être des particules solides (en suspension, comme les grains de sable), des bulles (mousse par exemple), ou des gouttelettes (émulsion). Lorsque le nombre des grains est faible, le comportement est analogue à celui d’un liquide. En revanche, à mesure que le nombre de grains augmente, le comportement se modifie et devient inhabituel : les grains se gênent mutuellement au cours des contraintes imposées au fluide.

 

2) Evolution de la viscosité

 

Plus un liquide est visqueux, plus il s’écoule lentement. Ainsi le miel est plus visqueux que l’huile, elle-même plus visqueuse que l’eau. Si le volume des grains placés dans le liquide est bien inférieur à celui du liquide, sa viscosité moyenne n’est guère différente de celle du liquide seul. En 1905, Albert Einstein a montré que la différence relative de viscosité du mélange par rapport à celle du liquide vaut 2.5 fois la concentration volumique des grains, c’est-à-dire le rapport du volume occupé par les grains et du volume total du mélange.

On ajoute des grains au mélange. Lorsque la concentration volumique dépasse quelques pourcent, la loi d’Einstein n’est plus valable, et la viscosité augmente de plus en plus rapidement. Cela est logique : pour un volume donné, plus le matériau contient de grains, moins il contient de liquide, de sorte que la facilité des mouvements relatifs des grains diminue. Les forces nécessaires au déclenchement d’un mouvement donné sont alors supérieures : le mélange est d’autant plus visqueux que sa concentration en grains est grande.


 


Posté par tpe_fluides_thix à 19:07 - Commentaires [0] - Permalien [#]


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