Ii propriétés des fluides

684 vues

Publié le

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
684
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
8
Actions
Partages
0
Téléchargements
22
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Ii propriétés des fluides

  1. 1. II - PROPRIÉTÉS DES FLUIDES 1- INTRODUCTION La partie de la mécanique qui a pour objet l’étude de l’équilibre et du mouvement des liquides, ainsi que leurs interactions avec les corps solides est appelée mécanique des fluides. La notion de fluide regroupe tous les corps qui sont caractérisés par leur fluidité ; c'est-à-dire par leur capacité de pouvoir changer leur forme sous l’action des forces les plus faibles.
  2. 2. 2- Définition des liquides Une masse liquide est un assemblage de particules matérielles extrêmement mobiles les unes par rapport aux autres. Les liquides sont caractérisés par le fait qu’en petite quantité ils prennent une forme sphérique et qu’en grande quantité ils forment une surface libre.
  3. 3. Ils possèdent une particularité importante qui consiste en ce que la variation de leur volume avec la pression et la température est petite pour cela on les considère comme étant incompressibles. Au contraire les gaz sont capables de changer leur volume sous l’action d’une pression et de se dilater d’une façon illimitée en absence de pression ; c'est-à- dire qu’ils sont très compressibles.
  4. 4. 3- Propriétés physiques des liquides a)Hypothèse de continuité : Les liquides sont considérés comme un milieu continu et qui ne peut résister qu’à des forces extérieures reparties dans ces volumes, ces masses ou à ces surfaces.
  5. 5. b) Masse volumique ou densité ρ (Rhô): On appelle masse volumique la masse de l’unité du volume du liquide considéré ρ = m / v = masse / volume (en kg / m3) - La masse volumique du liquide varie avec la température.
  6. 6. c) Densité d : On la nomme aussi parfois mase volumique relative. On emploi la notion de masse volumique relative d’un liquide qui est égale au rapport de la masse volumique du liquide considéré à la masse volumique de l’eau à la température de 4°C, d’où : d = ρ relative = ρ 1 / ρ eau (sans unité)
  7. 7. d) Poids volumique γ (Gamma) : C’est le rapport de la pesanteur par le volume du liquide considéré : γ = G / W = m . g / W = ρ . g en N/ m3 Avec : m : masse en (kg), g : accélération de la pesanteur en (m/s2), W : volume en (m3).
  8. 8. Avec le changement de la pression la masse volumique ne change pas. Pour les conditions de travail des ouvrages hydrotechniques: - la densité de l’eau est prise constante égale à 1, - et la masse volumique ρ de cette eau 1000kg/m3
  9. 9. e) Compressibilité φ (Phi) : C’est la faculté d’un liquide de pouvoir changer son volume sous l’action d’une pression. Elle est caractérisée par un coefficient de compressibilité (φ p) qui est la variation relative de volume rapporté à l’unité de pression ; c'est-à-dire : φ p = (1 / W) (dw/dp) en cm2/kgt. •A un accroissement de la pression P correspond une diminution du volume w.
  10. 10. f) Grandeur inverse βp (Béta) et le coefficient d’élasticité ε1 (Epsilon) : ε = 1 / βp Le module d’élasticité (E) dépend de la température et de la pression. g) Dilatation thermique (Bt) : Elle est caractérisée par un coefficient B qui exprime la variation relative du volume correspondant à une augmentation de la température de 1°C. Bt = (1/w) (dw/dt)
  11. 11. h) Viscosité : Définition : la viscosité d’un liquide constitue une résistance à la déformation ou bien au glissement relatif de ses couches, cette propriété se manifeste par le fait que dans un liquide réel toutes les conditions déterminées naissent des contraintes tangentielles.
  12. 12. Démonstration : Au cours de l’écoulement d’un liquide visqueux le long d’une paroi solide le courant est freiné par suite de la viscosité de ce liquide. •La vitesse (U) du mouvement des couches diminue avec la distance à la paroi (g) jusqu’à U = 0 quand y = 0, c’est à dire contre les couches se développe un glissement relatif d’où l’apparition des forces tangentielles (forces de frottement) qui dépendent de la nature du liquide et du caractère de son écoulement.
  13. 13. •La valeur de ces forces lors d’un écoulement laminaire est proportionnelle au gradient de la vitesse : τ (Tau) = M (dU/dy) Avec : τ (Tau) : forces de frottement (tangentielle). M : coefficient de viscosité dynamique dU : variation de la vitesse correspondant à la variation de la coordonnée dy dU/dy : donnent la variation de la vitesse par rapport à l’unité de longueur dans la direction y, il caractérise l’intensité des glissements des couches à un endroit donné ; d’où : M = τ / (du/dy) en N/m/s
  14. 14. En conclusion le coefficient de viscosité dynamique M dépend de la pression et de la température. Détermination de M pour l’eau en fonction de la température d’après la formule de Poiseuille : Mt = Me ( 1+ 0.00337+ t + 0.000221 t2) -1 Avec : t : température en degré Celsius Me : Coefficient de viscosité dynamique pour t = 0°
  15. 15. • Dans le système international (SI), l'unité de la viscosité dynamique est le Pascal seconde (Pa . s) ou Poiseuille (Pl) et on utilise aussi parfois une unité nommée la poise (P) : •1 Pa . s = 1 Pl = 10 P = 1 kg/m . s
  16. 16. On emploi aussi un coefficient de viscosité cinématique : υ (Nu) = μ / ρ en (m2/s) μ: Viscosité dynamique en (kg/m.s) appelée aussi facteur de proportionnalité. On utilise souvent le Stokes (St) comme unité de mesure de la viscosité cinématique ; 1 St = 10 -4 m2/s ; m2/s = 104 St = 106 cSt.
  17. 17. Certaines valeurs de μ Viscosité dynamique sont indiquées dans le tableau suivant : t °C 104 m2/s t °C 104 m2/s 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,0179 0,0167 0,0157 0,0147 0,0139 0,0131 0,0124 0,0118 0,0112 18 20 25 30 35 40 45 50 60 0,0106 0,0101 0,0090 0,0080 0,0072 0,0065 0,0060 0,0055 0,0048
  18. 18. i) Capacité d’évaporation et d’ébullition : La capacité d’évaporation est une propriété commune à trous les liquides, cependant son intensité n’est pas la même pour les liquides différents. Elle dépend des conditions du milieu où se trouve le liquide. La grandeur qui caractérise la capacité d’évaporation est la température d’ébullition à la pression atmosphérique normale. En mécanique des fluides on a affaire à l’évaporation et l’ébullition à l’intérieur du volume formé à des températures et des pressions diverses.
  19. 19. 4)- Les propriétés singulières de l’eau : - La température de vaporisation de l'eau dépend directement de la pression atmosphérique comme le montrent ces formules empiriques : Pression normalisée dans la troposphère (0 – 11 km) :
  20. 20. Point d'ébullition : Son point d'ébullition est élevé par rapport à un liquide de poids moléculaire égal. Ceci est dû au fait qu'il faut rompre jusqu'à 3 liaisons hydrogènes avant que la molécule d'eau puisse s'évaporer. Par exemple, au sommet de l'Everest (montagne de 8850 mètres d’altitude située dans l'Himalaya, entre le Népal et le Tibet), l'eau bout à environ 68 °C, à comparer aux 100 °C au niveau de la mer.
  21. 21. •Réciproquement, les eaux profondes de l'océan près des courants géothermiques (volcans sous-marins par exemple) peuvent atteindre des températures de centaines de degré et rester liquides. •L’eau est une substance se comportant anormalement face à différentes températures et pressions, l’eau peut se trouver sous 3 états différents : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur).
  22. 22. • Pendant la diminution de la température de 4°C le volume de l’eau ne diminue pas. • La densité maximale de l’eau est prise à 4°C • Pendant la congélation le volume de l’eau augmente de 10% • Avec un accroissement de la pression la température de congélation diminue • L’eau de mer congèle a -1,9°C • L’eau possède une conductivité de chaleur 10 x plus que le fer et 33 x plus que le mercure et 3,3 x plus que l’alcool.
  23. 23. • A la pression atmosphérique la transformation de l’eau en vapeur demande un milieu ambiant contenant 6,75 fois plus de chaleur que pendant la fusion de la glace • La conductibilité électrique de l’eau est supérieure à celle de la glace sèche et du liège • La conductibilité électrique augmente avec la salinité de l’eau • L’eau est un solvant fort

×