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La viscosité d'un fluide fait référence à la facilité avec laquelle il se déplace sous contrainte. Un fluide très visqueux se déplace moins facilement qu'un fluide de faible viscosité. Le terme fluide désigne les liquides et les gaz qui ont tous deux une viscosité. La prévision et la mesure précises du comportement d'un fluide en mouvement sont essentielles pour la conception d'installations et d'appareils industriels performants.
Définition technique
Un fluide en mouvement adhère à la surface du vaisseau à travers lequel il s'écoule. Cela signifie que la vitesse d'un fluide doit être nulle au niveau de la paroi du tuyau ou du conteneur. La vitesse du fluide augmente loin de la surface du vaisseau, de sorte qu'un fluide se déplace réellement à travers un vaisseau en couches. La déformation de ce fluide s'appelle un cisaillement: un fluide est cisaillé lorsqu'il passe sur une surface solide. La résistance à ce cisaillement de l'intérieur du fluide s'appelle la viscosité.
Cause de la viscosité
La viscosité est causée par le frottement dans un fluide. C'est le résultat des forces intermoléculaires entre les particules au sein d'un fluide. Ces forces intermoléculaires résistent au mouvement de cisaillement du fluide et la viscosité d'un fluide est directement proportionnelle à la force de ces forces. Comme un liquide est plus ordonné qu'un gaz, il s'ensuit que la viscosité de tout liquide doit être considérablement supérieure à la viscosité de tout gaz.
Coefficient de viscosité
Chaque fluide a sa propre viscosité et sa mesure s'appelle le coefficient de viscosité, désigné par la lettre grecque mu. Le coefficient est directement proportionnel à la quantité de contrainte requise pour cisailler un fluide. Un fluide visqueux nécessite beaucoup de stress ou de pression pour bouger; cela va de soi, car un fluide épais se déforme moins facilement qu'un fluide fin. La différence de vitesse d'un fluide entre le bord de contact (où il est nul) et le centre est une autre mesure de la viscosité. Ce gradient de vitesse est faible pour les fluides visqueux, ce qui signifie que la vitesse n'est pas beaucoup plus grande au centre que vers son bord.
La chaleur affecte la viscosité
Comme la viscosité est due à une interaction intermoléculaire, cette propriété est donc affectée par la chaleur, étant donné que la chaleur est le résultat de l'énergie cinétique des molécules dans un fluide. Cependant, la chaleur a un effet très différent sur les liquides et les gaz. Le chauffage d'un liquide entraîne une plus grande séparation de ses molécules, ce qui affaiblit les forces entre celles-ci. En conséquence, la viscosité d’un liquide diminue lorsqu’il est chauffé. Le chauffage d'un gaz provoque l'inverse. Les molécules de gaz se déplaçant plus rapidement entrent en collision plus souvent, entraînant une augmentation de la viscosité.