Viscosité

1. Introduction et définitions fondamentales

1.1 Définition newtonienne de la viscosité de cisaillement

1.2 Unités

1.3 Viscosité en tant que phénomène de transport

1.4 Viscosité en tant que phénomène dissipatif

1.5 Principaux paramètres dont dépend la viscosité des liquides et des pâtes

2. Aspects quantitatifs macroscopiques

2.1 Comportements rhéologiques (fluides newtoniens, fluides non newtoniens, fluides viscoélastiques)

2.2 Modèles rhéologiques

2.3 Différents types d’écoulements élémentaires

2.4 Les grandeurs viscosimétriques mesurées

3. Aspects quantitatifs microscopiques

3.1 Viscosité des liquides micromoléculaires et des mélanges de liquides micromoléculaires miscibles

3.2 Viscosité des suspensions

3.3 Viscosité des solutions de polymères

4. Méthodes de mesure

4.1 Généralités. Choix de la méthode de mesure

4.2 Mesure de la viscosité de cisaillement

4.2.1 Viscosimètre capillaire

4.2.2 Viscosimètre à cylindres coaxiaux

4.2.3 Viscosimètre cône-plan

4.2.4 Viscosimètre à chute de bille

4.2.5 Autres méthodes

4.3 Mesure de la viscosité élongationnelle

4.3.1 Expériences contrôlables

4.3.2 Expériences non contrôlables

4.4 Mesure des contraintes normales

4.4.1 Mesure dans un écoulement de torsion plan-plan

4.4.2 Mesure dans un écoulement de torsion cône-plan

4.4.3 Mesure dans un écoulement au travers d’une fente rectangulaire

4.5 Mesure de la viscosité dynamique complexe

5. Description de quelques appareils commerciaux

5.1 Viscosimètres capillaires

5.2 Viscosimètres et rhéomètres rotatifs

5.3 Rhéomètres multimodes

5.4 Viscosimètres élongationnels

5.5 Viscosimètres à chute de bille

5.6 Appareils divers

6. Pour en savoir plus

La viscosité caractérise l’aptitude d’un fluide à s’écouler. La connaissance de la viscosité est fondamentale dans de nombreux domaines : en métrologie des fluides, que ceux-ci soient des gaz, des liquides ou des pâtes, dans l’emploi des peintures, dans celui des fluides vecteurs en thermique, dans la compréhension des phénomènes de lubrification, dans l’agro-alimentaire, dans le transport des fluides, etc. Si la mesure de la viscosité sur échantillons peut servir au contrôle de fabrication, la mesure continue permet d’en surveiller et réguler le processus.

Toutefois, il importe, dès à présent, de mettre en garde le lecteur : la viscosité est insuffisante pour décrire à elle seule les propriétés d’un fluide en écoulement ; dans ce qui suit, d’autres grandeurs rhéologiques seront définies.

Définition d’un fluide et limitations du sujet : selon le Dictionnaire de rhéologie [2], un fluide est un corps qui ne peut rester en équilibre que lorsque l’état de contrainte imposé est caractérisé par un tenseur isotrope ; au contraire, si le déviateur du tenseur (appelé déviateur des contraintes) n’est pas nul, le corps se déforme indéfiniment. Autrement dit, le fluide est un corps susceptible de se déformer indéfiniment dès lors que la résultante des forces appliquées n’est pas nulle.

Cette définition est très générale et ce sont les liquides et pâtes fluides qui sont particulièrement envisagés dans le présent article.

Le lecteur se reportera utilement, pour les concepts fondamentaux, aux articles Mécanique des fluides et Fluides non newtoniens dans le traité Sciences fondamentales.

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