Viscosité

La viscosité est une propriété importante des fluides qui décrit une résistance des liquides à l'écoulement et qui est liée à la friction interne qui a lieu dans le fluide. Le type de comportement d'écoulement le plus courant est l'écoulement en cisaillement où les couches de fluide se déplacent les unes par rapport aux autres en réponse à une force de cisaillement. Cette force externe prend la forme d'une contrainte de cisaillement définie comme étant la force agissant sur une unité de surface de fluide. Ce phénomène donne lieu à ce qu'on appelle un gradient de vitesse sur l'épaisseur de l'échantillon. La viscosité de cisaillement ou la viscosité dynamique relative à ce processus correspond au rapport entre la contrainte de cisaillement et le gradient de vitesse, comme illustré ci-dessous.

What is viscosity?

Fluides non newtoniens

De nombreux fluides simples sont considérés comme newtoniens, ce qui signifie que leur viscosité ne dépend pas de la force de cisaillement appliquée. On pourrait citer l'eau et les hydrocarbures simples à titre d'exemples. Alors que la complexité des fluides augmente, de par l'inclusion de bulles, gouttelettes, particules ou polymères par exemple, les fluides peuvent adopter un comportement plus complexe et présenter une réponse non newtonienne, où la viscosité dépend de la force de cisaillement appliquée. Ces types de fluides sont généralement appelés fluides structurés ou fluides complexes et leur comportement peut être mieux décrit à l'aide d'un rhéomètre. Celui-ci est capable de mesurer une gamme de viscosités sur un plus large éventail de gradients de vitesse, de contraintes de cisaillement et de températures qu'un simple viscosimètre.

Ce comportement non newtonien est commun à de nombreux produits industriels et commerciaux tels que le dentifrice, la mayonnaise, la peinture, les cosmétiques ou encore les ciments, qui sont généralement des fluides rhéofluidifiants, où la viscosité diminue lorsque le gradient de vitesse augmente, bien qu'un rhéoépaississement puisse avoir lieu dans certains fluides très structurés. 

 


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Rheology

Applications de la viscosité

Pour la plupart des produits, la viscosité doit être élevée à de faibles gradients de vitesse pour empêcher toute sédimentation ou affaissement, mais doit se délayer à des gradients de vitesse plus élevés afin de faciliter l'application ou le traitement. Par conséquent, une seule mesure de viscosité ne suffit pas pour décrire la viscosité de ces matériaux, et la viscosité doit être mesurée sur une gamme de contraintes de cisaillement ou de gradients de vitesse, ou au moins à un gradient de vitesse pertinent pour le processus ou l'application en question. Les fluides non newtoniens peuvent également présenter d'autres phénomènes tels que le seuil d'écoulement, la thixotropie et la viscoélasticité, qui peuvent avoir un impact majeur sur le comportement du matériau et la performance du produit.

Applications of viscosity