Qu’est-ce qu’un viscosimètre cinématique ?
Un viscosimètre cinématique est un instrument de mesure utilisé pour déterminer la viscosité d’un fluide. Il est également appelé “nombre de viscosités cinématiques”, qui est une valeur numérique qui exprime la résistance d’un écoulement fluide à la propagation. Le terme “viscosité” est similaire à celui de viscosité cinématique, mais sa définition est différente. La viscosité, également appelée “nombre de viscosités”, est une mesure quantitative de la consistance “visqueuse” ou “négligée” d’un fluide. La viscosité décrit la résistance au mouvement d’un objet dans un fluide, tandis que la viscosité cinématique décrit la résistance au mouvement du fluide lui-même. La viscosité cinématique est définie comme “la valeur obtenue en divisant la viscosité par la densité du fluide dans le même état” et la viscosité cinématique est également mesurée à l’aide d’un viscosimètre.
Utilisations des viscosimètres cinématiques
La viscosité cinématique étant un paramètre important qui détermine la facilité de manipulation et les propriétés d’une substance, les viscosimètres cinématiques sont utiles dans l’inspection et le développement de produits fluides. Dans l’industrie alimentaire, par exemple, la viscosité de l’eau potable peut varier, ce qui peut affecter sa potabilité, et les produits alimentaires crémeux peuvent varier en termes de maniabilité et de propriétés de fonte dans la bouche. D’autres domaines d’application des viscosimètres cinématiques sont le contrôle de la qualité, l’inspection et le développement de produits pétrochimiques tels que les produits pharmaceutiques, les peintures et les huiles industrielles.
Principe des viscosimètres cinématiques
La viscosité cinématique est également mesurée par un viscosimètre. La norme JIS Z 8803 spécifie différentes méthodes de mesure de la viscosité : viscosimètre capillaire, viscosimètre à bille tombante, viscosimètre rotatif concentrique à deux cylindres, viscosimètre rotatif à un seul cylindre, viscosimètre rotatif à plaque plate et viscosimètre oscillant. Toutes ces méthodes de mesure évaluent la viscosité cinématique à partir des changements produits par la déformation du fluide, par exemple en le faisant tourner, en le faisant passer dans un tube étroit, en y immergeant une bille ou en lui appliquant des vibrations.
Types de viscosimètres cinématiques
Quatre types de viscosimètres sont présentés ici. À l’exception du viscosimètre capillaire, c’est la viscosité qui est mesurée par l’instrument. La viscosité cinématique doit être déterminée en divisant la viscosité dynamique par la masse volumique.
Viscosimètre capillaire
Les viscosimètres à capillaire mesurent la viscosité cinématique d’un échantillon de fluide en le faisant passer dans un petit tube et en déterminant sa viscosité cinématique à partir du temps qu’il met à s’écouler. La viscosité cinématique est la viscosité dynamique divisée par la densité, alors que le viscosimètre capillaire peut déterminer directement la viscosité cinématique. Les viscosimètres capillaires sont utilisés depuis longtemps et sont peu coûteux.
Viscosimètre à chute de bille
Le viscosimètre à chute de bille mesure la viscosité en laissant tomber une bille dans un fluide et en mesurant le temps nécessaire à la chute de la bille. Une large gamme de viscosités peut être mesurée avec des fluides newtoniens. Un fluide newtonien est un fluide dont la viscosité ne change pas lorsque le taux de cisaillement varie.
Viscosimètre rotatif
Le viscosimètre rotatif détermine la viscosité en mesurant le couple généré sur une surface cylindrique lorsqu’un rotor cylindrique est placé dans un échantillon de fluide et tourné à une vitesse constante. Selon le type de rotor, il existe différents types, tels que le type à double cylindre coaxial, le type à cylindre unique et le type à plaque conique. Le type à plaque conique peut également être utilisé pour étudier les propriétés des fluides non newtoniens en faisant varier la vitesse de rotation.
Viscosimètre à vibrations
Les viscosimètres à vibrations mesurent la résistance visqueuse d’une pièce vibrante immergée dans un échantillon lorsqu’elle est soumise à une certaine fréquence. L’avantage du “vibroviscomètre” est qu’il peut effectuer des mesures même lorsque le fluide s’écoule.
Autres informations sur les viscosimètres cinématiques
Unités de viscosité cinématique
L’unité SI de la viscosité cinématique est le m^2/s. Auparavant, on utilisait St (Stokes) = cm^2/s : 1 m^2/s = 1 cSt (centistokes). La viscosité est mesurée en Pa-s dans les unités SI et en P (Poise) cP (centipoise) dans les anciennes unités.
Différences avec la viscosité
Bien que les termes viscosité cinématique et viscosité soient similaires, la relation entre les deux est celle de la densité.