Viscosité dynamique
En mécanique des fluides, la viscosité dynamique est une grandeur physique qui caractérise la résistance d'un fluide à son écoulement laminaire. La viscosité dynamique est notée [1] - [2] ou parfois dans les ouvrages de mécanique des fluides.
Les fluides newtoniens ont une viscosité dynamique indépendante du gradient de vitesse.
La viscosité dynamique 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.
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[3].
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[4] :
| 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 |
| Poix | 2,3 × 108 | Cl2 | 1,03 × 10-5 |
| Méthanol | 5,98 × 10-4 | CH4 | 1,34 × 10-5 |
| SAE 10W | 1,04 × 10-1 | ||
| 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 %.
Notes et références
Références
- IUPAP, SYMBOLS, UNITS, NOMENCLATURE AND FUNDAMENTAL CONSTANTS IN PHYSICS (lire en ligne)
- IUPAC, Gold Book (lire en ligne)
- (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)
Voir aussi
Bibliographie
- (en) Y. S. Touloukian, S. C. Saxena et P. Hestermans, Viscosity, vol. 11, Springer Science+Business Media, , 778 p. (ISBN 0-306-67031-3) : cet ouvrage contient un grand nombre de données, tenant compte de la variation en température et de la composition pour certains mélanges, et donnant les références primaires pour ces données.
Articles connexes
Lien externe
- Le Wikilivre de tribologie et en particulier le chapitre sur les lubrifiants liquides.