Sciences 8e Fluides (notes pour eleves)
publicité
L’écoulement des fluides La théorie particulaire de la matière Les cinq points principaux de la théorie particulaire sont : 1. Toute matière se compose de petites particules. 2. Toute substance pure possède son propre type de particules. 3. Les particules s’attirent mutuellement. 4. Les particules sont toujours en mouvement, les particules bougent plus vite à des températures élevées. 5. Il y a de l’espace entre les particules, la température de la substance fait changer l’espace entre les particules. Les états de la matière Il existe 3 états de la matière : solide, liquide et gaz. Solide Une substance est dite solide lorsqu’elle a une forme fixe et un volume définis (par exemple : un morceau de sucre). Un solide n’a pas besoin de contenant pour conserver sa forme. Les particules dans un solide sont rapprochées et liées. Liquide Une substance est dite liquide lorsqu’elle a un volume défini, mais pas de forme définie (par exemple : l’eau). Un liquide a besoin d’un contenant pour conserver sa forme. Les particules dans un liquide sont rapprochées, mais peu liées. Gaz Une substance est dite gazeuse lorsqu’elle n’a ni volume fixe ni forme définis (par exemple l’air). Un gaz remplis tout l’espace du contenant dans lequel il est contenu. Les particules dans un gaz sont éloignées et non-liées. Fluide Un fluide représente toute substance qui coule. Tous les liquides et les gaz sont des fluides, parce que les particules de liquides ou de gaz sont peu ou pas liées. Les particules de gaz peuvent donc glisser ou couler les unes sur les autres. Les solides ne sont pas des fluides. Les particules de solides sont liées ensemble. Les particules de solide NE peuvent PAS glisser ou couler les unes sur les autres. Viscosité La viscosité est définie comme la résistance à l’écoulement; l’épaisseur ou la clarté d’un fluide. Un fluide avec une viscosité élevée (ou épais) s’écoule lentement. Un fluide avec une viscosité faible (ou clair) s’écoule rapidement. Dans cette figure, les substances à gauche ont une viscosité faible, elles s’écoulent rapidement. Les substances à droite ont une viscosité élevée, elles s’écoulent lentement. La vitesse d’écoulement des fluides Taux d’écoulement : C’est le volume d’un fluide qui s’écoule en un temps donné. Ça représente la vitesse à laquelle s’écoule un fluide. Plus un fluide s’écoule rapidement, plus son taux d’écoulement est grand. Par exemple, l’eau s’écoule plus rapidement que la mélasse. Donc l’eau a un taux d’écoulement plus grand que la mélasse. En général, plus une substance a une grande viscosité, plus petit est son taux d’écoulement. La mélasse a une grande viscosité, par conséquent son taux d’écoulement est petit. Et plus une substance a une petite viscosité, plus grand est son taux d’écoulement. L’eau a une faible viscosité, par conséquent, son taux d’écoulement est grand. En bref, grande viscosité = petit taux d’écoulement et petite viscosité = grand taux d’écoulement · · Calcul du taux d’écoulement : On peut comparer le taux d’écoulement de divers liquides en faisant une expérience. o Comme la figure le montre, on utilise un plan incliné pour faire l’expérience. o On doit verser une petite quantité de liquide sur la ligne de départ et chronométrer le temps que ça prend au liquide pour arriver à la ligne d’arrivée. o Ensuite, on détermine le taux d’écoulement (en cm/s) en divisant la distance parcourue par les liquides (ex. 10 cm) par le temps (en secondes) que le liquide prend pour parcourir la distance. Par exemple, on fait une expérience en utilisant le montage montré ci-dessus. o La distance entre la ligne de départ et d’arrivée est de 10 cm. o On place une petite quantité d’huile sur la ligne de départ. o Ça prend 5 secondes à l’huile pour se rendre à la ligne d’arrivée. o Donc, pour calculer le taux d’écoulement on fait : o Le taux d’écoulement de l’huile est de 2 cm/s. Facteurs qui influent la viscosité Friction interne Comme tu as vu lors durant le laboratoire 1, tous les fluides ne s’écoulent pas au même taux ou à la même vitesse. Lorsqu’un fluide s’écoule les particules de ce fluide se frottent ensemble. Ce frottement s’appelle la friction interne. Plus, il y a du frottement ou de la friction interne entre les particules, plus la viscosité d’un fluide est élevée. Par exemple, la friction interne dans la mélasse et beaucoup plus grande que la friction interne dans l’eau. FRICTION INTERNE ÉLEVÉE = VISCOSITÉ ÉLEVÉE = TAUX D’ÉCOULEMENT BAS FRICTION INTERNE BASSE = VISCOSITÉ BASSE = TAUX D’ÉCOULEMENT ÉLEVÉE Facteurs qui influencent la friction interne d’un fluide Il y a 3 facteurs qui affectent la friction interne d’un fluide : 1. La taille des particules : o Les particules des fluides n’ont pas tous la même taille. o Plus la taille des particules est grande, plus la friction interne est élevée. o Donc, plus la taille des particules est grande, plus la viscosité du fluide est élevée. 2. La forme des particules : o Les particules des fluides n’ont pas tous la même forme. o Regarde la figure suivante pour l’exemple : o Dans la figure, les particules en forme d’étoile ont une plus grande friction interne que les particules en forme de cercle. Donc, une substance dont les particules sont en forme d’étoiles a une plus grande viscosité qu’une substance dont les particules sont en forme de cercle. 3. La température de la substance : o L’espace entre les particules augmente lorsqu’on chauffe une substance. o Plus il y a d’espace entre les particules, moins il y a de chance que les particules se frottent ensemble. o Donc, l’augmentation de la température d’une substance fait diminuer la friction interne d’une substance. o Par conséquent, l’augmentation de la température d’une substance fait diminuer la viscosité d’une substance. Plus une substance est chaude, plus elle s’écoule rapidement (pense à du miel chaud). La substance à gauche est froide; il y a peu d’espace entre les particules. La substance à droite est chaude; il y a beaucoup d’espace entre les particules.
