Calculateur de viscosité de l'eau

Ce calculateur de viscosité de l'eau vous aidera à déterminer la viscosité de l'eau à température ambiante ou à n'importe quelle température, même celles supérieures à $300\ \mathrm{\degree C}$ ! Dans ce calculateur, vous apprendrez ce qu'est la viscosité absolue de l'eau (communément appelée viscosité dynamique) et comment la convertir en viscosité cinématique. Vous apprendrez également à calculer la viscosité de l'eau et l'effet de la température sur la viscosité de l'eau à l'aide de différentes méthodes.

Ce calculateur de viscosité de l'eau vous fournit un graphique de la viscosité de l'eau en fonction de la température ainsi qu'un tableau. Ainsi, vous pourrez consulter les effets de la température sur la viscosité de l'eau et la masse volumique de l'eau. Bien que nos graphiques et tableaux soient en unités SI, vous apprendrez également dans ce calculateur comment exprimer la viscosité de l'eau en unités impériales. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus !

La viscosité est la mesure de la résistance d'un fluide à l'écoulement. Plus la viscosité d'un fluide (liquide ou gaz) est élevée, plus il est lent à s'écouler. Imaginez que vous versiez du sirop d'érable sur vos gaufres au petit-déjeuner. Le sirop d'érable, un fluide très viscosique, coulerait plus lentement que lorsque vous versez du lait sur vos céréales, car la viscosité du lait est beaucoup plus faible. Nous pouvons également exprimer la viscosité comme le frottement interne d'un fluide en mouvement. L'attraction entre les molécules d'un fluide visqueux est beaucoup plus forte que celle d'un fluide moins visqueux.

Cependant, lorsque nous appliquons de la chaleur ou de l'énergie thermique supplémentaire à nos fluides, leurs molécules commencent à bouger plus rapidement. Par conséquent, dans les gaz, les molécules subissent davantage de frottement les unes contre les autres, ce qui ralentit leur écoulement et les rend visqueuses. Dans les liquides, lorsque les molécules commencent à bouger plus vite, l'attraction qu'elles exercent les unes sur les autres s'affaiblit. Cet affaiblissement permet aux molécules du liquide de bouger plus librement et, par conséquent, d'avoir une viscosité plus faible.

Dans cet article, nous nous concentrerons davantage sur la viscosité des liquides, et plus précisément sur la viscosité cinématique et la viscosité dynamique de l'eau. Lorsque nous parlons de viscosité, nous parlons en fait de viscosité dynamique. La viscosité dynamique, ou la viscosité absolue de l'eau, ou de tout autre fluide, est proportionnelle à la tension de cisaillement tangentielle par unité de surface nécessaire pour faire bouger une plaque à une vitesse constante au-dessus d'une autre plaque, à épaisseur de fluide maintenue entre ces deux plaques, comme dans un écoulement de Couette, tel qu'illustré ci-dessous :

Plus la force ou la tension nécessaire pour faire bouger la plaque est importante, plus le fluide est visqueux. Lorsqu'il s'agit de choisir entre les deux viscosités, il convient de noter que la viscosité dynamique nous renseigne sur la force nécessaire pour faire bouger le fluide à une certaine vitesse. À l'inverse, la viscosité cinématique nous renseigne sur la vitesse atteinte par le fluide lorsqu'une force particulière lui est appliquée.

La viscosité dynamique peut être mesurée en millipascals-seconde ($\mathrm{mPa\cdot s}$) ou avec un équivalent plus sophistiqué appelé « centipoise ». À l'inverse, nous pouvons exprimer la viscosité cinématique en millimètres carrés par seconde ($\mathrm{mm^2\cdot s^{-1}}$), qui possède également une unité équivalente appelée « centistokes ». Pour la simplicité de ce texte, nous n'utiliserons que les millipascals-seconde et les millimètres carrés par seconde pour la viscosité dynamique et la viscosité cinématique, respectivement.

Toutefois, si vous devez exprimer la viscosité de l'eau en unités impériales, vous pouvez toujours convertir la partie millipascal en livre-force par pied carré, et les millimètres carrés en pouces carrés, respectivement pour la viscosité dynamique et la viscosité cinématique. Pour ce faire, vous pouvez utiliser nos convertisseur de pression 🇺🇸 et convertisseur d'aire et de superficie 🇺🇸, en particulier si vous avez beaucoup de valeurs à convertir.

L'eau, étant le liquide le plus étudié, est le meilleur fluide par lequel commencer pour apprendre la viscosité. La viscosité dynamique de l'eau à température ambiante a une valeur d'environ $1,\! 0\ \mathrm{mPa\cdot s}$, et elle diminue lorsque la température augmente. Cette valeur correspond à la viscosité de l'eau à $20\ \mathrm{\degree C}$. Vous trouverez ci-dessous un graphique de la viscosité de l'eau en fonction de la température qui montre l'effet de la température sur la viscosité dynamique et la viscosité cinématique de l'eau.

Le graphique de la viscosité de l'eau en fonction de la température ci-dessus est une représentation visuelle des données enregistrées ci-dessous. Des expériences ont été réalisées à différentes températures pour obtenir ces données. Dans le tableau ci-dessous, nous avons également inclus la masse volumique de l'eau, car elle joue un rôle crucial dans la conversion de la viscosité dynamique en viscosité cinématique. Consultez notre convertisseur de poise en stokes 🇺🇸 pour en apprendre plus sur le sujet ou poursuivez votre lecture.

Pour utiliser notre calculateur, entrez la température pour laquelle vous souhaitez connaître les viscosités de l'eau. Vous pouvez également passer la souris (pour les ordinateurs) ou votre doigt (pour les téléphones portables) sur le graphique de notre calculateur pour voir les valeurs de viscosité à n'importe quelle température.

Nous avons également inclus dans notre calculateur de viscosité de l'eau les valeurs de masse volumique de l'eau à n'importe quelle température.

Pour déterminer la viscosité de l'eau à n'importe quelle température, nous pouvons utiliser le tableau ou le graphique de la viscosité de l'eau en fonction de la température fourni dans la section précédente. Puis, nous pouvons utiliser la méthode d'interpolation (par exemple celle que nous avons rencontrée dans le calculateur d'interpolation linéaire 🇺🇸) pour les autres températures qui ne sont pas indiquées dans le tableau. En utilisant le tableau, nous pouvons déterminer approximativement la température que nous voulons, puis (1) tracer une droite verticale à partir de l'axe des abscisses jusqu'à ce qu'elle croise la courbe. En (2) traçant une ligne horizontale à partir de cette intersection, nous pouvons maintenant voir la viscosité approximative de l'eau à une température particulière, comme dans l'exemple ci-dessous pour $125\ \mathrm{\degree C}$ :

Selon la méthode que vous décidez de choisir (utiliser le calculateur de viscosité de l'eau avec la méthode d'interpolation ou tracer des droites), vous pouvez obtenir les valeurs de la viscosité de l'eau (dynamique et cinématique).

Cependant, une bonne pratique consiste à choisir une seule méthode lorsque vous comparez plusieurs valeurs de viscosité à différentes températures. De cette façon, les concepts qui sous-tendent les valeurs que vous obtenez seront cohérents et appropriés pour les comparaisons. Quoi qu'il en soit, nous choisirions la première méthode (la méthode d'interpolation) parce qu'elle est plus précise que de tracer des droites verticales et horizontales sur un graphique.

Outre le calcul de la viscosité dynamique de l'eau, nous pouvons également avoir besoin de déterminer la viscosité cinématique de l'eau à n'importe quelle température. Nous pouvons également utiliser le graphique ou le tableau de la viscosité de l'eau en fonction de la température fourni dans ce texte et suivre les mêmes instructions que celles données ci-dessus. Nous pouvons également calculer la viscosité cinématique de l'eau à partir de la viscosité dynamique en divisant la viscosité dynamique par la masse volumique de l'eau, comme indiqué ci-dessous :

où :

• $\nu_T$ – la viscosité cinématique à la température $T$
• $\eta_T$ – la viscosité dynamique à la température $T$
• $\rho_T$ – la masse volumique de l'eau à la température $T$

Veuillez noter que la température affecte également la masse volumique de l'eau et que toutes les interpolations linéaires nécessaires doivent être effectuées avant le calcul. Supposons que nous ayons calculé précédemment que la masse volumique de l'eau à $78\ \mathrm{\degree C}$ est approximativement égale à $0,\!973\ \mathrm{g \cdot cm^{-3}}$. De même, en utilisant la méthode d'interpolation, nous trouvons que la viscosité dynamique de l'eau à $78\ \mathrm{\degree C}$est d'environ $0,\!363\,36\ \mathrm{mPa \cdot s}$. Nous convertissons ensuite cette valeur de viscosité dynamique en viscosité cinématique comme suit :

En utilisant la méthode de conversion présentée ci-dessus, nous pouvons maintenant dire que la viscosité cinématique de l'eau à $78\ \mathrm{\degree C}$ est d'environ $0,\!373\,44\ \mathrm{mm^2\cdot s^{-1}}$.