Les Fluides

1. Les Fluides Unité 2

2. La viscosité explique la résistance à l’écoulement d’un fluide Chapitre 7

3. La description des fluides 7-1

4. Lathéorie particulaire • La matière est formée de minuscules particules. • Une substance pure est formée de particules identiques. Des substances différentes sont formées de particules différentes. • Les particules sont espacées les unes des autres. • Les particules sont toujours en mouvement. Quand les particules acquièrent de l’énergie elles se déplacent plus vite. • Dans une substance, les particules s’attirent mutuellement: l’intensité de la force d’attraction dépend du type de particule.

5. Toutes les particules se comportent selon cette théorie mais leur comportement change beaucoup selon leur état physique.

6. Lessolides • Les particules d’un solide sont serrés les unes contre les autres • Les solides possèdent une forme déterminée • Les particules vibrent sur place elles ne séparent jamais de leurs voisins – elles sont très attirées aux particules voisines • Le sucre, la farine, le sel, le sable

7. Les liquides • Les particules peuvent glisser les unes contre les autres et changer de position – elles échappent la force d’attraction des particules voisines mais restent les unes contre les autres • Pour cette raison les liquides prennent la forme de leur contenant. • Aussi, les liquides ne peuvent pas vaincre la force d’attraction gravitationnelle. Les liquides s’écoulent vers le point le plus bas.

8. Les gaz • Les particules d’un gaz sont très éloignées les unes des autres et peuvent se déplacer librement dans toutes les directions • Les gaz prennent la forme de leur contenant. • Les particules peuvent vaincre l’attraction gravitationnelle et monter à la verticale ou flotter • Elles se déplacent d’une zone très concentrée vers une zone faible en concentration – elles diffusent à l’intérieur de leur contenant

10. Un fluide est une substance qui s’écoule. • Les gaz et les liquides s’écoulent car ils n’ont pas de forme définie Des exemples des fluides: • L’air comprimé dans un pneu • L’eau • Le sirop

11. La viscosité et le débit 7-2

12. La viscosité • La viscosité indique la consistance d’une liquide – si elle est clair (thin) ou consistant (thick) • La viscosité indique aussi la résistance d’un fluide à l’écoulement • Quelquefois les particules ont de la difficulté à dépasser les unes les autres (la friction) • La plus élevée la friction = la plus élevée la viscosité • La viscosité est aussi affectée par: la taille des particules, la forme des particules et l’attraction entre les particules

13. Des exemples de la viscosité • L’huile pour moteur – trop liquide, elle ne peut pas lubrifier des pièces du moteur • La beurre à arachide – dans la réfrigérateur , elle deviendra trop épaisse • La peinture – si elle est trop liquide ou trop épaisse, elle ne s’étendra pas

14. Le débit • On détermine le débit d’une substance en mesurant la durée d’écoulement d’un fluide d’un point à un autre • Quel fluide s’écoulera le plus rapidement? l’eau vs l’huile végétale le miel vs la mélasse

16. Les facteurs qui affectent la viscosité 7-3

17. La température Les particules sont toujours en mouvement. Quand les particules acquièrent de l’énergie elles se déplacent plus vite. • Quand on chauffe une liquide, les particules ont plus d’énergie – elles peuvent s’éloigner plus facilement les unes les autres • Avec cette distance agrandie, il y a moins de friction et la viscosité diminue • Par contre, quand les particules perdent de l’énergie, la friction augmente. Alors, la viscosité augmente. • Exemple: Quand on chauffe le miel

18. La concentration Les particules sont espacées les unes des autres. • Quand une substance est concentrée, il y a plus de particules dans un volume donné. • D’habitude, quand on augmente la concentration on augmente la viscosité • Exemple: La différence entre le lait écrémé, le lait à 1% , le lait à 2%, le lait entier et la crème

19. Les forces d’attraction Dans une substance, les particules s’attirent mutuellement: l’intensité de la force d’attraction dépend du type de particule. • L’intensité de la force d’attraction entre des particules influence beaucoup leur viscosité: si l’attraction est intense, le liquide s’écoulera lentement • Il y a aussi une attraction entre les particules d’un liquide et la surface sur laquelle le liquide coule

20. Exemple: les gouttelettes de pluie qui peuvent être observées sur une corde à linge après une averse: les particules d’eau demeurent ensemble pour former des gouttelettes (les particules de l’eau sont attirées les unes les autres)et les gouttelettes demeurent sur la corde à linge (les particules de l’eau sont attirées à la corde

21. La masse volumique et la masse d’une substance dans un volume donné Chapitre 8

22. La définition de la masse volumique 8-1

23. La masse est la quantité de matière que contient une substance. D’habitude, on mesure la masse en g ou kg • Le volume est la quantité d’espace qui est occupé par une substance. • On exprime le volume des liquides et des gaz en ml; des solides en cm3 • On calcule le volume en utilisant la formule mathématique: V=L *l*h

24. La masse volumique • La quantité de matière dans un volume donné • La distance entre les particules • Exemple: Figure 8.1 – La circulation d’une autoroute

25. La masse volumique est influencée par l’attraction entres les particules

26. La mesure de la masse volumique 8-2

27. Le calcul de la masse volumique • Masse volumique = Masse (m) / Volume (V) • La masse volumique des liquide et des gaz sont exprime en g/ml; des solides en g/cm3 • Exemples p 312-314

28. Les changements de masse volumique 8-3

29. Les changements de température et la masse volumique • La masse volumique d’une substance pure à l’état solide est plus grande que sa masse volumique à l’état liquide. • La masse volumique d’une substance pure à l’état liquide est plus grande que sa masse volumique à l’état gazeux. • Pourquoi? Les particules occupent plus d’espace quand ils sont chauffés.

30. L’exception??? L’eau!!! • Dans la forme solide, les particules de l’eau se séparent un peu avant de s’immobiliser et le volume augmente un peu. • La masse volumique de la glace est inférieure à celle de l’eau liquide – c’est la raison pourquoi la glace flotte!

31. La température, la masse volumique et la vie quotidienne • Les pneus: plus d’air nécessaire en hiver qu’en été (la masse volumique augmente en hiver) • Une montgolfière: la masse volumique à l’intérieur du ballon est inferieure qu’à l’extérieur – elle flotte! • Le bois fraichement coupé contient plus de l’eau que le bois séché alors il a une masse volumique élevée

32. L’action des forces sur le mouvement et les propriétés des fluides Chapitre 9

33. La force et la flottabilité 9-1

34. Les forces peuvent modifier le mouvement d’un objet. • Une force peut être une poussé ou une traction; elle peut mettre un objet en mouvement ou l’arrêter. • Les forces peuvent être en équilibre ou en déséquilibre.

35. Les forces sont en équilibre quand deux forces opposés, de la même intensité, s’exercent en directions opposés.

36. Les forces en déséquilibre peuvent commencer, ralentir, accélérer ou arrêter un mouvement. Elles peuvent aussi changer la direction d’un mouvement. • Le mouvement dépend sur la vitesse et la direction des forces.

37. La masse • La masse est la quantité de matière dans un objet. • L’unité de mesure pour la masse est le gramme (g), kilogramme (kg) etc. • La masse est la même partout dans l’univers

38. Le poids • Le poids est la quantité de force que la gravite exerce sur un objet. • L’unité de mesure pour le poids est le newton (N). • Le poids diffère selon la quantité de gravite exercée (les planètes dans le système solaire).

39. La flottabilité • La gravité attire un objet vers le centre de la Terre. • Quand un objet est immergé dans un fluide, le fluide exerce une force vers le haut. • S’il y a un équilibre des forces, l’objet flottera. • S’il y a un déséquilibre des forces, l’objet pourrait s’élever ou s’enfoncer.

41. Le principe d’Archimède La poussée (flottabilité) qui s’exerce sur un objet plongé dans un fluide est égale au poids (force gravitationnelle) du volume de fluide qu'il déplace. • Quand un objet est immergé dans un fluide, il déplace une certain quantité de fluide: le volume de fluide que déplace un objet est égal au volume immergé de l’objet • Si l’objet est plus lourd que le fluide qu’il déplace, il exerce une force supérieure et l’objet s’enfoncera. • Si l’objet est plus léger que le fluide qu’il déplace, il exerce une force inferieur et l’objet flottera

42. La flottabilité et la masse volumique • La flottabilité exercée sur un objet est plus grande dans l’eau salée que dans l’eau douce car la masse volumique de l’eau salée est supérieure à celle de l’eau douce (ses particules sont plus rapprochées).

44. La masse volumique moyenne • La masse totale de toutes les composantes d’un objet divisée par le volume totale. • Exemple: Les gilets de sauvetage ont une masse volumique très faible. Le gilet diminue la masse volumique moyenne d’une personne pour lui permettre de flotter dans l’eau. • Exemple: les sous-marins (p341), une montgolfière (p342)

45. La pression et les systèmes hydrauliques et pneumatiques 9-2

46. La pression • L’action d’une force (mesurée en Newtons) sur une certaine aire (mesurée en m 2) de surface. Alors la pression est mesurée en N/ m 2 ou pascal (Pa). • On peut conclure que: • Plus la force est importante, plus la pression est élevée. • Plus la surface est petite, plus la pression est élevée.

47. Le calcul de la pression • Pression = force (F)/aire (A) • Exemples p 351-353

48. Le principe de Pascal • Toute pression exercée sur un fluide en vase clos est transmise intégralement partout dans le fluide et dans toutes les directions. • Exemple: un tube de dentifrice

49. La compressibilité des solides, des liquides et des gaz • La compressibilité est la possibilité de forcer des particules d’une substance à occuper une espace plus petit. • Les solides et les liquides sont incompressibles. On ne peut pas diminuer leur volume. Par contre, les gaz sont compressibles.

50. Les systèmes hydrauliques • L’hydraulique est l’étude de la pression dans les liquides. • Un système hydraulique est un dispositif qui transmet une force à travers un liquide pour générer un mouvement ailleurs. On applique une force sur un liquide confiné et le liquide est poussé à l’autre extrémité du système. • Exemple: Une chaise de dentiste