Viscosité dynamique, absolue et cinématique

Définitions et conversions entre viscosité dynamique, absolue et cinématique.

dynamicabsolutekinematicviscosityTableau de données

Vue d'ensemble

La viscosité quantifie la résistance interne d'un fluide à l'écoulement. Lorsque des couches adjacentes de fluide se déplacent à des vitesses différentes, le frottement intermoléculaire génère une contrainte de cisaillement. Deux mesures captent ce comportement :

Viscosité dynamique (absolue) ( $\mu$ ) — la force tangentielle par unité de surface nécessaire pour déplacer un plan horizontal par rapport à un autre à une vitesse unitaire tout en maintenant une séparation unitaire.
Viscosité cinématique ( $\nu$ ) — le rapport de la viscosité dynamique à la densité du fluide, exprimé sans unités de force.

Les deux quantités dépendent fortement de la température ; toute valeur de viscosité est sans signification sans une température de référence.

Formules Clés

Loi de Newton sur le Frottement

Pour un fluide newtonien en écoulement laminaire, la contrainte de cisaillement entre les couches de fluide est proportionnelle au gradient de vitesse :

$\tau = \mu \frac{du}{dy}$

où $\tau$ est la contrainte de cisaillement (Pa), $du/dy$ est le gradient de vitesse perpendiculaire à l'écoulement (1/s), et $\mu$ est la viscosité dynamique (Pa·s).

En réarrangeant, on obtient la définition de la viscosité dynamique :

$\mu = \frac{\tau}{du/dy}$

Viscosité Cinématique

La viscosité cinématique est obtenue en divisant la viscosité dynamique par la densité massique :

$\nu = \frac{\mu}{\rho}$

Autres Unités de Viscosité

La viscosité dynamique est couramment exprimée en Pa s, N s/m², poise, centipoise, lbm/(ft s) ou lbf s/ft². La viscosité cinématique est couramment exprimée en m²/s, Stokes, centiStokes, ft²/s, in²/s, ou en Saybolt Universal Seconds pour les produits pétroliers.

Fluides Newtoniens

Les fluides newtoniens ont une viscosité constante à une température et une pression données. La contrainte de cisaillement est directement proportionnelle au gradient de vitesse.

Fluides Rhéofluidifiants ou Pseudo-plastiques

Les fluides rhéofluidifiants diminuent de viscosité apparente à mesure que le taux de cisaillement augmente.

Fluides Thixotropes

Les fluides thixotropes diminuent de viscosité dans le temps lorsqu'ils sont soumis à un cisaillement et récupèrent partiellement ou complètement lorsqu'ils sont laissés au repos.

Fluides Dilatants

Les fluides dilatants ou rhéoépaississants augmentent de viscosité apparente à mesure que le taux de cisaillement augmente.

Fluides Plastiques de Bingham

Les fluides plastiques de Bingham résistent à l'écoulement jusqu'à ce qu'une contrainte de cisaillement soit dépassée, puis s'écoulent approximativement comme un fluide visqueux.

Mesure de la viscosité

La viscosité dynamique est couramment mesurée avec des viscosimètres rotatifs, des viscosimètres à chute de bille et des méthodes capillaires. La viscosité cinématique est souvent mesurée avec des viscosimètres capillaires étalonnés ou des instruments à efflux tels que les instruments Saybolt.

Conversion impériale

Lors de la conversion de centipoise et du poids spécifique (lb/ft³) en viscosité cinématique en ft²/s :

$\nu = 6.7197 \times 10^{-4} \frac{\mu}{\gamma}$

Variables

Symbole	Descriptif	SI Unit
$\mu$	Viscosité dynamique (absolue)	Pa·s
$\nu$	Viscosité cinématique	m²/s
$\rho$	Fluid mass density	kg/m³
$\tau$	Shear stress	Pa
$du/dy$	Velocity gradient	1/s
$\gamma$	Specific weight	lb/ft³

Calculatrice rapide

Viscosité cinématique à partir de la viscosité dynamique et de la densité

Viscosité dynamique (μ)(Pa·s)

Densité (ρ)(kg/m³)

Les valeurs par défaut approximent l'eau à 20 °C — ajustez les entrées pour d'autres fluides.

Exemple - Air, conversion entre viscosité cinématique et viscosité absolue

L'exemple source pour l'air est explicitement conservé ici. Pour l'air avec une viscosité absolue d'environ 1.983e-5 Pa s et une densité d'environ 1.205 kg/m3, la viscosité cinématique est :

$\nu = \frac{\mu}{\rho} = \frac{1.983 \times 10^{-5}}{1.205} = 1.65 \times 10^{-5}\ \text{m}^2/\text{s}$

C'est approximativement 16.5 cSt car 1 m2/s = 1,000,000 cSt.

Convertisseur d'unités de viscosité dynamique

Viscosité dynamique(Pa s)

Convertisseur d'unités de viscosité cinématique

Viscosité cinématique(m2/s)

Conversions d'unités

Viscosité dynamique

Unité	Equivalent
1 Pa·s	1 N·s/m² = 1 kg/(m·s)
1 Pa·s	0.67197 lbm/(ft·s)
1 Pa·s	0.02089 lbf·s/ft²
1 poise (P)	0.1 Pa·s = 1 g/(cm·s) = 1 dyne·s/cm²
1 centipoise (cP)	0.001 Pa·s = 1 mPa·s

Référence : L'eau à 20,2 °C (68,4 °F) a une viscosité dynamique de 1 cP.

Viscosité cinématique

Unité	Equivalent
1 stoke (St)	10⁻⁴ m²/s = 1 cm²/s
1 centistoke (cSt)	10⁻⁶ m²/s = 1 mm²/s
1 m²/s	10⁶ cSt

Référence : L'eau à 20 °C a une viscosité cinématique d'environ 1,0 cSt.

Viscosité des liquides courants

7 lignes

Viscosité absolue approximative des liquides courants à température ambiante
Liquid	Viscosité absolue (Pa·s)
Air	0.00001983
Water	0.001
Huile d'olive	0.1
Glycerol	1
Miel liquide	10
Sirop doré	100
Verre (température ambiante, pratiquement solide)	1e+40

Source: engineeringtoolbox.com

Viscosité cinématique vs. secondes Saybolt

13 lignes

Viscosité cinématique et secondes Saybolt universelles correspondantes pour les fluides courants
Viscosité cinématique (cSt (mm²/s))	Secondes Saybolt universelles (SSU)	Liquide typique
0.1	—	Mercury
1	31	Eau (20 °C)
4.3	40	Lait ; Huile de carter SAE 20 ; Huile de transmission SAE 75
15.7	80	Huile combustible n° 4
20.6	100	Cream
43.2	200	Huile végétale
110	500	Huile de carter SAE 30 ; Huile de transmission SAE 85
220	1000	Jus de tomate ; Huile de carter SAE 50 ; Huile de transmission SAE 90
440	2000	Huile de transmission SAE 140
1100	5000	Glycérine (20 °C) ; Huile de transmission SAE 250
2200	10000	Honey
6250	28000	Mayonnaise
19000	86000	Crème aigre

Source: engineeringtoolbox.com

Viscosité Cinématique vs. Secondes Saybolt Universelles

Viscosité Cinématique vs. Température

La source originale comprend une image de graphique pour la viscosité cinématique en fonction de la température. Le graphique interactif ci-dessous conserve les lectures représentatives des courbes pour les fluides et gaz courants afin que les tendances puissent être inspectées numériquement ; utilisez les données du fabricant pour l'interpolation critique en conception.

Viscosité Cinématique Représentative vs. Température

Types de Comportement des Fluides

Tous les fluides ne suivent pas la loi linéaire de contrainte-taux de déformation de Newton. Plusieurs catégories décrivent un comportement non newtonien :

Type	Behavior	Examples
Newtonian	Shear stress is linearly proportional to shear rate ( $\tau = \mu \, du/dy$ ). Viscosity is constant regardless of applied stress.	Water, air, mineral oils
Shear-thinning (pseudo-plastic)	Viscosity decreases with increasing shear rate.	Paint, blood, polymer solutions
Thixotropic	Viscosity decreases over time under constant shear rate; partially recovers at rest.	Yogurt, drilling mud, some paints
Dilatant (shear-thickening)	Viscosity increases with increasing shear rate.	Wet sand, cornstarch suspensions
Bingham plastic	Behaves as a solid until a yield stress is exceeded, then flows with a roughly constant viscosity.	Toothpaste, mayonnaise, sewage sludge

Tables Restaurées de la Source Originale

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source originale pour préserver les données de référence complètes.

Liquides - Viscosités Absolues

7 lignes

Liquids - Absolute Viscosities
Liquid	Viscosité Absolue*) (N s/m2, Pa s)
Air	1.983×10-5
Water	10-3
Huile d'Olive	10-1
Glycerol	100
Miel Liquide	101
Sirop Doré	102
Glass	1040

Source: engineeringtoolbox.com

Liquides Communs - Viscosités

13 lignes

Common Liquids - Viscosities
centiStokes (cSt, 10-6 m2/s, mm2/s)	Secondes Saybolt Universelles (SSU, SUS)	Liquide typique
0.1	—	Mercury
1	31	Eau (20 oC)
4.3	40	Lait SAE 20 Huile de carter SAE 75 Huile d'engrenage
15.7	80	Huile combustible n° 4
20.6	100	Cream
43.2	200	Huile végétale
110	500	Huile de carter SAE 30 Huile d'engrenage SAE 85
220	1000	Jus de tomate SAE 50 Huile de carter SAE 90 Huile d'engrenage
440	2000	Huile d'engrenage SAE 140
1100	5000	Glycérine (20 oC) SAE 250 Huile d'engrenage
2200	10000	Honey
6250	28000	Mayonnaise
19000	86000	Crème aigre

Source: engineeringtoolbox.com

Images sources originales

Les images sources originales suivantes sont conservées pour éviter de perdre du matériel de référence visuel. Lorsqu'une image contient des données de graphique ou tabulaires, ses valeurs extraites sont représentées dans les tableaux, calculateurs ou graphiques interactifs de la page ; les images restantes sont conservées en tant que références visuelles sources.

Fluide - profil de viscosité et de vitesse Viscosité cinématique vs. température pour certains fluides et gaz courants

Notes d'ingénierie

La température est critique. Pour les liquides, la viscosité diminue lorsque la température augmente. Pour les gaz, la viscosité augmente avec la température. Toujours rapporter ou rechercher la viscosité à une température spécifiée.
Températures de référence dans ISO 8217 : Les combustibles résiduels sont caractérisés à 100 °C ; les combustibles distillés à 40 °C.
Choisir le bon type de viscosité. Utilisez la viscosité dynamique pour calculer les forces de cisaillement, les chutes de pression ou la traînée. Utilisez la viscosité cinématique pour l'écoulement en canal ouvert, les spécifications de lubrification et la classification des carburants.
Cohérence des unités. Mélanger des unités de viscosité SI et impériales est une source courante d'erreur. Lors de l'utilisation de la formule de viscosité cinématique $\nu = \mu / \rho$ , assurez-vous que $\mu$ et $\rho$ utilisent des systèmes d'unités cohérents.
Viscosité du verre. La viscosité extrêmement élevée répertoriée pour le verre reflète un comportement amorphe quasi solide à température ambiante ; le verre fondu aux températures de traitement (1000–1400 °C) a des viscosités inférieures de plusieurs ordres de grandeur.
Méthodes de mesure. La viscosité dynamique est couramment mesurée avec des viscosimètres rotatifs (Brookfield, cône-et-plaque). La viscosité cinématique est mesurée avec des viscosimètres capillaires (Ubbelohde, Cannon-Fenske) ou à efflux (Saybolt, Redwood).

Références

Engineering Toolbox — Viscosité dynamique, absolue et cinématique

Source: engineeringtoolbox.com