Utilisation d`un viscosimètre à capillaire
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1. Glyc rol fluide newtonien t n la viscosit doit tre constante mobile 28 se e EA E ele e Tracer le rh ogramme Tpa f Commencer la courbe 0 0 e Pour le glyc rol trouver l quation tT N e Tracer sur le m me graphe avec une chelle diff rente droite Nmpy constante Influence de la temp rature Pour l un des fluides tudi s faire tourner le cylindre 60 tours par minute Relever la viscosit en fonction de la temp rature H B e La viscosit de ce fluides v rifie t elle la loi d Arrh nius 7 exp z TP Rh ologie TS2C DOC 12 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie Comparaison des propri t s rh ologiques de la gomme xanthane et de la gomme de caroube Dans les domaines alimentaires cr mes glac es par exemple et cosm tiques sont utilis s des biopolym res seuls ou en m lange pour leurs propri t s paississantes et g lifiantes Les macromol cules structurent la phase aqueuse et jouent un r le d terminant sur la texture obtenue ou la stabilit du produit Ils donnent du corps du moelleux de l onctuosit Ils permettent galement une meilleure r tention des liquides La gomme de caroube E410 est la farine d une graine de l gumineuse Ceratonia siliqua arbuste du littoral m diterran en Le composant majoritaire est un galactommannase polyoside dont la cha ne principale lin aire est con2. Viscosit Rh ologie Utilisation d un viscosim tre capillaire Il existe plusieurs mod les de viscosim tre capillaire viscosim tre d Ostwald viscosim tre type Ubbelohde viscosim tre AFNOR etc L coulement est de type Poiseuille leliquide s coule entre 2 parois fixes 1 Principe L utilisation de ce viscosim tre capillaire n a de sens que pour les liquides newtoniens dont la viscosit est constante temp rature constante quelle que soit la vitesse de cisaillement Le r gime d coulement doit tre laminaire Le rayon R du tube capillaire doit tre choisi en fonction de la viscosit 7 du liquide tudi La dur e d coulement doit tre sup rieure 100 s dans le cas contraire l coulement n est plus laminaire Il faut changer de tube capillaire et donc choisir un autre viscosim tre La viscosit 7 du liquide est proportionnelle la dur e de vidange t du volume V de liquide compris entre les deux rep res a et b et la masse volumique p du liquide exprim e en g cm n 2Rg 8V pt kpt A partir de quelle loi tablit on cette relation k est la constante d talonnage du viscosim tre elle est fournie par le constructeur apr s talonnage avec des liquides de viscosit connue k ne d pend que de la g om trie du viscosim tre Relever sur le certificat d talonnage la constante k du viscosim tre utilis attention aux unit s Rep re a Rep re b Remise la pressi
3. dle 3 Choix de la vitesse de rotation 18 valeurs possibles Une pression sur l une des touches T ou affiche droite de RPM la vitesse actuellement m moris e Si la pression sur l une des touches ou est maintenue il y a d filement des diff rentes valeurs de vitesses Pour en s lectionner une rel cher la touche pression sur l une des touches ou 4 et presser sur la touche Set Speed Le symbole RPM cesse de clignoter et le viscosim tre d marre la vitesse s lectionn e cP Viscosit en mPl SP Choix du mobile cP1234 SP21 RPM Vitesse de rotation 100 RPM 23 9 C C Temp rature de la solution tudi e SR Vitesse de cisaillement SS Taux de cisaillement Exemple Si la viscosit est hors limites cette indication appara t EEEE Il faut donc changer de mobile Si la viscosit est trop faible cette indication appara t Il faut donc changer de mobile TP Rh ologie TS2C DOC P Kohl C Baillet ENCPB 75 Viscosit de l eau TP Rh ologie TS2C DOC P Kohl C Baillet ENCPB 76 Viscosit de l eau Influence de la temp rature sur la viscosit du glyc rol n exp B T Donn es Handbook Temp rature 15 20 25 30 50 75 Viscosit PL 2 33 1 49 0 934 0 629 0 152 0 0398 n Pl A exp B T 95 2 10 exp 6880 273 0 TP Rh ologie TS2C DOC P Kohl C Baillet ENCPB 77
4. e Handbook 6 250 Concentration en masse n mPl TP Rh ologie TS2C DOC 74 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit de l eau Mode d emploi du viscosim tre Brookfield DVII Mobile 21 Motor on off D marre ou arr te le moteur Set speed Fait tourner le moteur la vitesse s lectionn e Select display S lectionne le param tre affich P Couple du viscosim tre en CP Viscosit en centipoises 1 mPI 1 cp SS Contrainte de cisaillement dynes cm Shear Stress SR Vitesse de cisaillement s Shear Rate Autorange Indique le maximum 100 de couple de viscosit pouvant tre atteint avec le mobile s lectionn et la vitesse pr sente Select speedle Permet le choix du mobile par une premi re puis s lection par d filement de la table suivi d une seconde pression de la touche Mise en route 1 Autoz ro BROOKFIELD DVII RV VISCOMETER A la mise sous tension l affichage indique Apr s quelques secondes un nouveau message appara t REMOVE SPINDLE PRESS ANY KEY Apr s 15 secondes l affichage indique REPLACE SPINDLE PRESS ANY KEY 2 Choix du mobile Une pression sur la touche Select Spindle am ne le clignotement du symbole SP Si l une des touche ou 4 est press e pendant le clignotement de SP les 2 caract res gauche de SP changent Lorsque le code souhait est affich 21 rel cher la touche ou 4 et appuyer sur la touche Select Spin
5. ellulose un glucose sur 2 porte en position 3 un branchement de 3 r sidus un mannose ac tyl un acide glucuronique et un mannose portant un groupement pyruvate Les taux d ac tate 1 et de pyruvate 30 50 sont variables suivant les conditions de production A temp rature ordinaire et en pr sence de sel KCI ou NaCl la cha ne adopte une conformation ordonn e semi rigide en h lice ce qui lui conf re un caract re tr s rh ofluidifiant indice de comportement n 0 25 Le xanthane est r put apporter une viscosit tr s lev e au repos et conf rer un caract re nettement plus rh ofluidifiant que le caroube La gomme xanthane est l undes principaux biopolym res utilis s pour la stabilisation des sauces salades d s que le seuil d coulement est d pass quelques Pa le produit pr sente un caract re rh ofluidifiant prononc La sauce s coule facilement Au contact de la surface sur laquelle elle est vers e l coulement se ralentit La viscosit redevient tr s lev e et le seuil d coulement assure le pouvoir nappant de la sauce TP Rh ologie TS2C DOC 73 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie Variation de la viscosit de l eau en fonction de la temp rature R f rence Handbook 6 20 Temp rature n mP1 0 1 793 a EE SE D A A SE 100 Viscosit de solutions de sucre 20 C en fonction de la concentration R f renc
6. en tra ant et en mod lisant la courbe 7 A exp B T c Comparer les valeurs que vous trouvez avec les valeurs relev es dans le Handbook Pourquoi observe t on une diff rence qui peut tre assez lev e aux fortes temp ratures Masse volumique de l eau p g cm 3 diff rentes temp ratures 0 C 0 99973 0 99913 0 99823 0 99707 0 99568 0 994 6 0 99225 0 99024 0 98807 0 98572 0 98323 Variation de la viscosit de l eau en fonction de la temp rature 0 C Handbook O C 0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 n mPl 1 793 1 307 1 002 0 890 0 7977 0 6532 0 5470 0 4665 0 4040 0 3544 0 3145 TP Rh ologie TS2C DOC 69 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie Influence de la temp rature sur la viscosit du glyc rol 7 A exp B T H C OH Glyc rol propan 1 2 3 triol Formule mol culaire C3 Hg O3 Masse molaire 92 094 g HC OH Indice de r fraction 1 489 0 02 Densit 20 C 1 297 0 06 g cm H C OH Moment dipolaire Halyc rot 2 60 Debye Le glyc rol tant un liquide newtonien et sa viscosit tant grande on utilise un viscosim tre chute de bille La bille en acier N 4 a une constante K 0 55715 et une densit 8 145 Rep re a Noter les forces qui s exercent sur la bille Pourquoi a t elle une vitesse constante Bille tomba
7. mp rature du thermostat 6 20 C Caroube 5 g L fluide rh ofluidifiant sans seuil d coulement t k mobile 21 200 SS 7T dynes cm rh Iil e T E ms 1 dyne cm 10 Pa Un dyne est la force appliqu e 1 gramme pour lui communiquer une acc l ration de 1 cm s Rh ogramme e Tracer le rh ogramme Ta Commencer la courbe 0 0 e Pour le caroube trouver l quation t k k indice de consistance n indice d coulement n est compris entre 0 4 et 0 8 e Tracer et mod liser sur le m me graphe avec une chelle diff rente droite Nay fC t 1000k 2 Caroube 10 s L fluide rh ofluidifiant sans seuil d coulement t k mobile 28 200 SR 6 EU SS T dynes cm sse TTL TT aese CST M me travail que pr cedemment TP Rh ologie TS2C DOC 71 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie Xanthane 5 g L fluide rh ofluidifiant avec seuil d coulement T To k mobile 28 SS 7T dynes cm ea A A E e e A A a E E Rh ogramme e Tracer le rh ogramme Tpa f Commencer la courbe 0 0 e Pour le xanthane trouver l quation t To k To seuil d coulement k indice de consistance n indice d coulement e Tracer sur le m me graphe avec une chelle diff rente droite Nay fC t 1000 t k 8h
8. nt s vitesse Glyc rol constante Nmpi 0 55715 8 145 1 297 t Rep re b t temps de chute entre les 2 rep res distants de 10 cm Temps t Temp rature C 6 Viscosit n mP1 V rification de la loi d Arrh nius B Ecrire 7 A exp z revient crire In 7 InA B T lnA Bx 1 1 Cr er les variables x et y ln T 273 0 AA Mod liser la courbe y f x pour trouver InA et B En d duire la relation entre y et T en tra ant et en mod lisant la courbe 7 A exp B T Comparer les valeurs que vous trouvez avec les valeurs relev es dans le Handbook Temp rature 15 20 25 30 50 75 Viscosit P1 2 33 1 49 0 934 0 629 0 152 0 0398 Pourquoi observe t on une diff rence qui peut tre assez lev e aux fortes temp ratures Pourquoi la viscosit du glyc rol diminue t elle beaucoup quand la temp rature augmente TP Rh ologie TS2C DOC 70 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie Comparaison des propri t s rh ologiques de diff rents fluides Utilisation du viscosim tre Brookfield cylindres coaxiaux mobiles 21 et 28 Pour diff rentes vitesses de rotation RPM on rel ve la vitesse de cisaillement SR le taux de cisaillement t SS et la viscosit n cP pour diff rentes fluides une temp rature fixe car la viscosit varie en fonction de la temp rature loi d Arrh nius Bien noter la te
9. on Aa Capillaire atmosph rique Bouchon lt Trait de remplissage R servoir Placer le viscosim tre dans la cuve thermostat e avec beaucoup de pr caution car il est tr s fragile et co te tr s cher plus de 150 Euros Attention de ne pas le casser en le serrant avec la pince TP Rh ologie TS2C DOC 68 C Baillet ENCPB RNChimie Viscosit Rh ologie 2 Mode op ratoire A l aide d une propipette faire monter le liquide au dessus du rep re a puis la retirer D clencher le chronom tre lorsque le niveau du liquide passe en a et l arr ter au passage en b Noter le temps d coulement du liquide entre les 2 rep res Attention le tube de mise la pression atmosph rique du r servoir ne doit pas plonger dans le liquide Influence de la temp rature sur la viscosit de l eau 7 A exp B T 1 Mesures Effectuer une premi re mesure la temp rature ambiante Effectuer ensuite une s rie de 10 mesures des temp ratures croissantes tous les 3 C environ Attention la mise en quilibre thermique de la cuve est assez longue 0 t s NmPI Pour v rifier vos calculs n est de l ordre de 7 0 mPI la temp rature ordinaire B 2 Loi d Arrh nius 7 A exp z a Poser x 1 T 1 273 6 et y In 7 L quation de la courbe est de la forme y f x InA B x Mod liser la courbe y f x pour trouver InA et B b En d duire la relation entre 7 et T
10. stitu e de mannose li s en f 1 4 et porte des r sidus galactose li s en 1 6 r partis de fa on irr guli re faisant appara tre l existence de zones lisses et de zones plus branch es C est un polym re neutre qui ne se dissout bien qu chaud 70 C Il adopte en solution une conformation d sordonn e en pelote statistique Une cha ne macromol culaire constitu e d un tr s grand nombre N de maillons l mentaires de longueur a est capable de se d plier de se d tendre ou de se replier Si r 0 la mol cule est dans son tat le plus d sordonn pelote statistique en repliement total l entropie est maximale Sous l action d une contrainte par exemple les segments s tendent et se d ploient dans le sens de l coulement cr ant une structure plus ordonn e L entropie et le d sordre diminuent Mais l agitation thermique va exercer un effet de r sistance l entra nement qui tend replier la mol cule sur elle m me pour augmenter le d sordre Pelote statistique NT Direction de t P coulement La gomme xanthane E415 est un polyoside exocellulaire synth tis par une bact rie d origine phytopathog ne Xanthomonas campestris Au plan industriel la gomme est obtenue par culture du micro organisme en a robiose sur milieu glucos La cha ne principale du polym re est constitu e de motifs glucose li s en fB 1 4 cha ne identique celle de la c
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