Aurélie 02/10/07
 

viscosité des liquides : viscosimètre d'Oswald BTS biotechnologie 2007

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Le viscosimètre d'Oswald comporte un tube capillaire vertical T surmonté d'une ampoule A munie de deux index I1 et I2, et dont l'extrémité inférieure plonge dans le liquide étudié.L'ampoule étant préalablement remplie par aspiration, on laisse le liquide s'écouler par gravité et on mesure la durée de l'écoulement (t) correspondant au passage de la urface libre de l'index I1 à l'index I2.

Cette durée est proportionnelle à la viscosité h du liquide et inversement proportionnelle à sa masse volumique r, ce que l'on exprimera par la relation : t= 1/K h/r.

K est la constante d'étalonnage de l'appareil.

La viscosité admet pour unité SI, le poiseuille noté Pl qui correspond à 1 kg m-1 s-1.

L'expérience a été réalisée avec deux liquides à 20,0 °C :

- le propan-1-ol de viscosité connue h0=2,256 mPl et de masse volumique r0 =0,8021g/mL

- l'acide méthanoïque qui présente une masse volumique r = 1,2178 g/mL.

Pour le propan-1-o : t0 = 314,8 s ; pour l'acide méthanoïque : t = 165,8 s.

Expliquer pourquoi le temps d'écoulement est fonction croissante de la viscosité du liquide.

Lorsque la viscosité augmente, la capacité du fluide à s'écouler diminue.

La durée d'écoulement augmente.

Expliquer pourquoi le temps d'écoulement est fonction décroissante de la masse volumique du liquide.

Sous l'effet des forces de gravitation, proportionnelles à la masse, donc à la masse volumique, le fluide s'écoule plus vite.

La durée d'écoulement est plus faible si la masse volumique du fluide est élevée.

Etablir l'expression de la viscosité h de l'acide méthanoïque en fonction des autres données.

t0 = 1/K h0 /r0 donne 1/K = t0 r0/h0

t = 1/K h/r = t0 r0h/( h0r)

d'où h = t h0r /(t0 r0).
La calculer avec une précision convenable.

h0=2,256 mPl ; r0 =0,8021g/mL = 802,1 kg m-3 ; r = 1,2178 g/mL=1217,8 kg m-3

t0 = 314,8 s ; t = 165,8 s.

h = 165,8 * 2,256*1217,8 /(314,8*802,1) =1,8040 mPl.

Exprimer la constante d'étalonnage du viscosimètre en fonction des données relatives au liquide de référence ( le propan-1-ol )).

t0 = 1/K h0 /r0 donne K= h0 /( r0t0 ).

La calculer en utilisant les unités de base de la mécanique.

h0=2,256 10-3 Pl =2,256 10-3 kg m-1 s-1; t0 = 314,8 s ; r0 = 802,1 kg m-3.

K= 2,256 10-3 /(802,1 *314,8) = 8,9376 10-9 m2 s-2.

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