Viscosité dynamique
La viscosité dynamique est une grandeur physique qui caractérise la résistance à l'écoulement laminaire d'un fluide incompressible. Les fluides newtoniens ont une viscosité dynamique indépendante du gradient de vitesse.
| Unités SI | pascal seconde (Pa s) |
|---|---|
| Autres unités | poiseuille (Pl), poise (Po) |
| Dimension | M·L −1·T −1 |
| Nature | Grandeur scalaire intensive |
| Symbole usuel | ou |
| Lien à d'autres grandeurs | = . |
Elle est fortement dépendante de la température. Pour l'eau, à 20 °C sous 1 à 100 bar, on estime que μ = 1 × 10−3 Pa s ; passant de 1,79 × 10−3 Pa s à 0 °C jusqu'à 0,653 × 10−3 Pa s à 40 °C.
La viscosité dynamique est usuellement notée μ (lettre grecque mu) dans les ouvrages de mécanique des fluides.
Définition
Pour un écoulement laminaire d'un fluide, la viscosité dynamique μ (lettre grecque mu) ou η (lettre grecque êta) est le rapport de la contrainte de cisaillement τ (lettre grecque tau) au gradient de vitesse perpendiculaire au plan de cisaillement[1].
Sa dimension est ML-1T-1 et l'unité correspondante dans le Système international d'unités est le kg m−1 s−1, plus simplement exprimé pascal seconde (Pa s).
D'anciennes unités sont toujours plus ou moins utilisées, comme le poiseuille (Pl) (1 Pl = 1 Pa s) ou bien la poise (Po) (1 Po = 0,1 Pl = 0,1 Pa s).
La définition ci-dessus est donnée pour un problème unidimensionnel. Elle se généralise grâce à l'hypothèse de Stokes.
Lien à la viscosité cinématique
La viscosité dynamique est reliée à la viscosité cinématique par la formule .
Dans cette équation :
- est la viscosité dynamique du fluide en pascals-secondes (Pa s, qu'on peut aussi écrire N s m−2 ou kg m−1 s−1) ;
- est la viscosité cinématique du fluide en m2/s (= 104 St) ;
- est la masse volumique du fluide en kg/m3.
Tableau des valeurs
Viscosité dynamique de certains liquides et gaz à 20 °C et 1 atm[2] :
| Liquide | µ (Pa s) | Gaz | µ (Pa s) |
|---|---|---|---|
| Ammoniac | 2,20 × 10-4 | H2 | 9,05 × 10-6 |
| Benzène | 6,51 × 10-4 | He | 1,97 × 10-5 |
| Eau | 1,00 × 10-3 | H2O | 1,02 × 10-5 |
| Eau de mer (30 %) | 1,07 × 10-3 | air sec | 1,8 × 10-5 |
| Éthanol | 1,20 × 10-3 | Ar | 2,24 × 10-5 |
| Éthylène glycol | 2,14 × 10-2 | CO2 | 1,48 × 10-5 |
| Fréon 12 | 2,62 × 10-4 | CO | 1,82 × 10-5 |
| Essence | 2,92 × 10-4 | N2 | 1,76 × 10-5 |
| Glycérine | 1,49 | O2 | 2,00 × 10-5 |
| Kérosène | 1,92 × 10-3 | NO | 1,90 × 10-5 |
| Mercure | 1,56 × 10-3 | N2O | 1,45 × 10-5 |
| Méthanol | 5,98 × 10-4 | Cl2 | 1,03 × 10-5 |
| SAE 10W | 1,04 × 10-1 | CH4 | 1,34 × 10-5 |
| SAE 10W30 | 1,7 × 10-1 | ||
| SAE 30W | 2,9 × 10-1 | ||
| SAE 50W | 8,6 × 10-1 | ||
| Tétrachlorure de carbone | 9,67 × 10-4 |
Note : les valeurs des huiles SAE sont représentatives et la classification permet une variation de ±50 %.
Yeram Sarkis Touloukian a édité un ouvrage librement disponible contenant un grand nombre de données, y compris la variation en température et avec la composition pour certains mélanges, et donnant les références primaires pour ces données[3].
Références
- (en) « dynamic viscosity », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)
- (en) Frank M. White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill Higher Education, , 6e éd. (ISBN 978-0-07-293844-9)
- (en) Y. S. Touloukian, S. C. Saxena et P. Hestermans, Viscosity, vol. 11, IFI/Plenum Press, , 778 p. (ISBN 0-306-67031-3, lire en ligne)
Voir aussi
Articles connexes
Lien externe
- Le Wikilivre de tribologie et en particulier le chapitre sur les lubrifiants liquides.
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