La viscosité est un paramètre important dans la dynamique des fluides – si important que les scientifiques travaillant sur le terrain en définissent deux types différents, chacun avec ses propres unités. Une unité commune pour mesurer la viscosité dynamique est le poise (P), qui est égal à 1 gramme par centimètre-seconde. Une unité correspondante pour la viscosité cinématique est le stoke (St), qui équivaut à 1 centimètre2 par seconde. Les deux unités sont grandes et, à des fins pratiques, il est plus courant d'utiliser le centipoise (cP) et le centistoke (cSt), qui sont égaux à un centième de l'unité entière correspondante. Un moyen simple de convertir la viscosité cinématique en viscosité dynamique consiste à multiplier la valeur en centistokes par la densité du liquide pour obtenir la valeur correspondante en centipoises.
Deux types de viscosité
La définition de la viscosité dynamique - ou absolue - est la force tangentielle par unité de surface nécessaire pour déplacer un plan horizontal d'un fluide par rapport à un autre plan à une vitesse unitaire tout en maintenant une distance unitaire entre les avions. En d'autres termes, c'est une mesure de la résistance interne du fluide à l'écoulement. Quiconque a essayé de déplacer un couteau dans la mélasse sait qu'il a une viscosité dynamique plus élevée que l'eau.
La viscosité cinématique est définie comme le rapport de la viscosité dynamique à la densité. Deux fluides ayant la même viscosité dynamique peuvent avoir des valeurs de viscosité cinématique très différentes, en fonction de leurs densités.
Mesure de la viscosité
Pour mesurer la viscosité dynamique, un certain type de force externe connue doit être appliqué. Une façon courante de mesurer cette quantité consiste à faire tourner une sonde dans le liquide et à mesurer la quantité de couple, ou force de rotation, nécessaire pour déplacer la sonde à une certaine vitesse. Étant donné que la viscosité cinématique ne dépend pas du mouvement ou d'une force externe autre que la force de gravité, une façon courante de la mesurer consiste à laisser le fluide s'écouler à travers un tube capillaire calibré.
Lors de la mesure de la viscosité dynamique et cinématique, il est important de prendre en compte la température, car la viscosité varie avec la température.
La gravité spécifique facilite la conversion
La densité d'un fluide, d'un gaz ou d'un solide est sa densité divisée par la densité de l'eau. Puisque l'eau a une densité de 1 g/cm3 (1g/ml), la densité est une valeur sans dimension essentiellement égale à la densité. Ce raccourci facilite le suivi des unités lors de la conversion de viscosité dynamique en viscosité cinématique et vice versa. Pour tout fluide, la viscosité cinématique en centistokes X densité = la viscosité dynamique en centipoises. Si vous faites le même calcul en utilisant la densité au lieu de la densité, vous devez convertir la viscosité en centistokes en stokes, multiplier par la densité du fluide en g/ml, et reconvertir le résultat en poises en centipoise.
Quelques exemples
Dans le cas de l'eau, la conversion entre centistokes et centipoises est facile car l'eau a une densité de 1. La viscosité cinématique de l'eau à 70 degrés Fahrenheit (21 degrés Celsius) est de 1 centistoke et la viscosité dynamique est de 1 centipoise.
À 68 degrés Fahrenheit (20 degrés Celsius), le miel a une densité de 1,42 g/ml (gravité spécifique de 1,42). Sa viscosité dynamique est de 10 000 cP, donc sa viscosité cinématique est de 10 000 cp /1,42 = 7 042 cSt.