Viscosimètres capillaires : mesure précise de la viscosité des liquides

Un viscosimètre capillaire est un instrument utilisé pour mesurer la viscosité, ou épaisseur, d'un liquide en mesurant le temps qu'il met à s'écouler dans un tube de petit diamètre, ou capillaire. Le temps d'écoulement, ou d'efflux, est directement proportionnel à la viscosité cinématique du liquide, et peut être converti directement en viscosité par un facteur de conversion unique à chaque instrument. La viscosité dépendant généralement de la température, le viscosimètre capillaire est habituellement utilisé dans un bain d'eau à température contrôlée réglé sur une température spécifique.

Viscosité : frottement interne

La viscosité peut être considérée comme le frottement interne d'un liquide, ou sa tendance à résister à l'écoulement. C'est donc une propriété importante des fluides. Elle est critique pour les lubrifiants, peintures, boissons, et tout cas où un liquide doit être transféré, remué ou manipulé.

Designs courants : U-tube (Ostwald)

Un viscosimètre capillaire peut prendre plusieurs designs, mais le plus courant est en U ou viscosimètre d'Ostwald, dont les types Cannon-Fenske et Ubbelohde sont typiques. Un viscosimètre capillaire Cannon-Fenske est un tube de verre en U portant deux bulbes ou chambres en verre sur un bras, séparés par une longueur calibrée de tube capillaire. Un autre bulbe est bas sur l'autre bras, où l'échantillon est chargé. L'échantillon et le viscosimètre sont ensuite suspendus dans un bain d'eau à température fixe et laissés atteindre l'équilibre thermique.

Procédé de mesure

Une fois l'équilibre thermique atteint, l'échantillon est aspiré dans la chambre supérieure, et le test commence. L'échantillon s'écoule de la chambre supérieure vers l'inférieure à travers le capillaire, et le temps d'efflux (temps pour parcourir la longueur du capillaire) est mesuré. Les viscosimètres capillaires sont fournis avec un facteur de conversion du fabricant permettant de calculer la viscosité cinématique directement depuis le temps d'efflux.

Liquides à haute viscosité : méthode par dilution

Pour les liquides à haute viscosité, des solutions de ces substances dans un solvant approprié peuvent être utilisées et les mesures des viscosités des solutions à diverses concentrations déterminées. La construction d'un graphique traçant concentration en pourcentage versus viscosité permet de trouver la viscosité du liquide pur en extrapolant le graphique à concentration de solvant nulle.

Unités de mesure

Dans le système international (SI), la viscosité se mesure en Pa·s (Pascal-secondes). C'est assez élevé pour la plupart des liquides, et il est plus courant de mesurer en mPa·s (milli-Pascal-seconde), millième de Pa·s. Dans le système CGS, encore utilisé par l'ASTM, l'unité est le poise, ou plus souvent le centipoise (cP), centième de poise. Les deux systèmes étant basés sur le système métrique, la conversion est simple : 1 cP = 1 mPa·s.