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RÉSUMÉ
Cet article est dédié aux méthodes d’estimation de la viscosité à pression atmosphérique, tout d’abord ceux des gaz, puis ceux des liquides. Autant il existe une base théorique pour l'évaluation de la viscosité des gaz, et donc à disposition des méthodes fiables, autant toutes les méthodes d’évaluation restent empiriques, donc peu précises, pour les fluides. Il est donc conseillé dans le cas des liquides de se référer à des données existantes ou bien de réaliser des mesures expérimentales.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Bernard LE NEINDRE : Docteur ès sciences - Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
INTRODUCTION
L’article précédent a présenté les principales définitions et unités de viscosité nécessaires aux ingénieurs qui doivent déterminer la viscosité des fluides dans le cadre de leurs fonctions.
Il propose aussi les différents types de viscosimètres aussi que les étalons nécessaires pour l’industrie.
Cet article [K 479], qui lui fait suite, présente les diverses méthodes d’estimation de la viscosité des fluides à pression atmosphérique. Il est complété par un formulaire fournissant les données numériques concernant les gaz inorganiques, les gaz organiques, les liquides inorganiques et organiques à la pression atmosphérique.
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Méthodes d’estimation de la viscosité des liquidesArticle inclus dans l'offre
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1. Méthodes d’estimation de la viscosité des gaz
1.1 Théorie cinétique
Quand un gaz subit une contrainte de cisaillement entraînant un certain mouvement d’ensemble des molécules, chaque molécule aura un vecteur vitesse de l’ensemble qui s’ajoutera à son propre vecteur vitesse aléatoire. Près de la source où la contrainte est appliquée, le vecteur vitesse de l’ensemble est élevé mais, quand les molécules s’éloignent de la source, elles sont ralenties par suite des collisions moléculaires aléatoires. Cet échange de moment moléculaire aléatoire dû aux collisions moléculaires est la cause principale de la viscosité gazeuse.
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Si les molécules s’attirent ou se repoussent une à une en vertu des forces intermoléculaires, la théorie de Chapman-Enskog habituellement utilisée , , est basée sur quatre hypothèses importantes :
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le gaz est suffisamment dilué pour que seules les collisions binaires se produisent (gaz idéal) ;
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le mouvement des molécules pendant une collision peut être décrit par la mécanique classique ;
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seules des collisions élastiques se produisent ;
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les forces intermoléculaires n’agissent qu’entre les centres fixes des molécules, autrement dit, la fonction potentielle intermoléculaire est sphériquement symétrique.
Avec ces restrictions, on peut penser que la théorie ne s’applique qu’aux gaz rares à basse pression et à température élevée, mais elle est aussi valable pour les gaz polyatomiques.
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Le traitement de Chapman-Enskog développe des relations intégrales pour les propriétés de transport, quand...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHAPMAN (S.), COWLING (T.G.) - The Mathematical Theory of Nonuniform Gases - . Cambridge New York (1939).
-
(2) - HIRSCHFELDER (J.O.), CURTISS (C.F.), BIRD (R.B.) - Molecular Theory of Gases and Liquids - . Wiley, New York (1954).
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(3) - NEUFELD (P.D.), JANZEN (A.R.), AZIZ (R.A.) - J. Chem. Phys. - , 57, p. 1100 (1972).
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(5) - KESTIN (J.), RO (S.T.), WAKEHAM (W.A.) - J. Chem. Phys. - , 56, p. 4119 (1972).
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(6) - CHUNG (T.H.), AJLAN (M.), LEE (L.L.), STARLING (K.E.) - Ind. Eng. Chem. Res. - , 27, p. 671 (1988).
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