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I La viscosité II Mesure du coefficient de viscosité dun fluide.

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1 I La viscosité II Mesure du coefficient de viscosité dun fluide

2 Introduction De nombreuses pathologies peuvent être liées à un écoulement défectueux du système circulatoire. La viscosité du sang est donc un facteur important quil est nécessaire de prendre en compte.

3 I La Viscosité a- définition. Quel est le liquide le plus visqueux, leau ou la glycérine? Quel est leffet de la viscosité sur lécoulement dun liquide?

4 Certains fluides sécoulent facilement, dautres sont épais et gluants, et sécoulent difficilement. Leau est moins visqueuse que la glycérine, par exemple. Définition : La résistance dun liquide à lécoulement est appelée viscosité. La viscosité dynamique, celle qui est mesurée, est notée (êta) et elle sexprime en Pa.s (Pascal seconde). Remarque : 1 Pa.s = 1 poiseuille (1 Pl) (ancienne unité).

5 b- Origine de la viscosité Lorigine de la viscosité se situe à léchelle microscopique. Elle est liée aux interactions intermoléculaires au sein du fluide. Quelles sont ces interactions? Il sagit des liaisons hydrogènes et des interactions de Van der Waals. Elles sont très faibles pour les gaz mais peuvent être très importantes dans le cas des liquides.

6 Quelques viscosités dynamiques Produits en Pa.s ( à 20°C) Dihydrogène8, Diazote14, Air18, Hexane0, Aniline0, Benzène0, Eau1, Éthanol1, Mercure1, Lait2, Sang humain (37°C)4, Huile dolive Glycérol1,49 miel6 Gels / crèmes1 à 100

7 c- Influence de la température sur la viscosité Quelle est, qualitativement, linfluence de la température sur la viscosité?

8 c- Influence de la température sur la viscosité Quelle est, qualitativement, linfluence de la température sur la viscosité? La viscosité diminue considérablement avec la température. On montre que pour un liquide pur : Ex : pour le miel, une élévation de température peut diviser la viscosité par 10. Il est donc très important de réguler la température lors dune mesure de viscosité.

9 II Mesure du coefficient de viscosité a- Viscosimètre à chute de bille 1- Loi de stockes. Le viscosimètre à chute de bille consiste à mesurer la durée de chute dune bille lors dun mouvement rectiligne uniforme dans un fluide visqueux. La bille est sujette à plusieurs forces, dont une force de frottement fluide donnée par la loi de Stockes.

10 Loi de Stockes F : intensité de la force de frottement fluide (N), cette force soppose au mouvement. r : rayon de la bille (m). : Viscosité dynamique du liquide (Pa.s) v lim : Vitesse de la bille une fois que le mouvement est uniforme (m.s -1 )

11 2- Détermination de la viscosité dynamique. On lâche une bille sphérique dans un liquide visqueux thermostaté dont on veut déterminer. Une fois la vitesse limite atteinte, le mouvement devient rectiligne uniforme. On détermine, alors, la vitesse de la bille par mesure de la durée écoulée entre deux repères.

12 Viscosimètre à chute de bille ou de Hoppler.

13 Mouvement de la bille

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15 1. Représenter la bille ainsi que les différentes forces qui sappliquent sur elle. 2. Donner les expressions littérales des intensités de toutes ces forces. 3. Puisque le mouvement est rectiligne uniforme, que peut-on dire de la somme des forces qui sappliquent sur la bille? 4. En déduire une relation liant les intensités des forces. 5. Exprimer les masses à partir des masses volumiques et les volumes en fonction de r. 6. En déduire une relation pour qui montre quil y a proportionnalité entre et t.

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17 b- Viscosimètre dOstwald Lappareil comporte : Un capillaire bien calibré, Une ampoule A portant deux repères R1 et R2. Un réservoir en U contenant le liquide étudié. Lensemble est thermostaté. On aspire le liquide jusquà R1 et on mesure la durée t quil met pour sécouler jusquau repère R2. On montre que K étant une constante caractéristique de lappareil.

18 c- Viscosimètre rotationnel de laboratoire Les viscosimètres rotationnels mesurent le couple nécessaire pour faire tourner une tige en immersion dans un liquide. La tige est entrainée en rotation par un moteur en passant par un ressort calibré. La résistance à lécoulement va augmenter en fonction de la grosseur de la tige et/ou la vitesse de rotation. On peut déterminer en fixant les autres facteurs.

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