How do air bags work?

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Joseph S. Merola, professor de química e reitor associado da Faculdade de Artes e Ciências da Virginia Tech, oferece esta explicação:

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Joseph S. Merola

Embora não costumemos associar automóveis à química, muita química ocorre em um carro de trabalho – a queima de gasolina para operar o motor, por exemplo, e reações químicas na bateria para gerar eletricidade. Outra reação – uma que a maioria dos motoristas não experimentaria em primeira mão – envolve o air bag. Os airbags não são inflados por alguma fonte de gás comprimido, mas sim pelos produtos de uma reacção química. O químico no coração da reação do air bag é chamado azida de sódio, ou NaN3.

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Image: NOVO PROGRAMA DE AVALIAÇÃO DE CARRO, ÁREA DE TESTE DE CRASHES
Sensores de disparo de CRASHES em carros que enviam um sinal eléctrico a um arrancador. O calor gerado causa a decomposição da azida sódica em metal sódico e gás nitrogênio, que infla as bolsas de ar do carro.

Em circunstâncias normais, esta molécula é bastante estável. Se aquecida, porém, ela se desfaz. A equação química 2 NaN3 –> 2 Na + 3 N2 descreve exatamente como ela se desfaz. Note que o segundo produto da reação acima é N2, também conhecido como gás nitrogênio. Um punhado (130 gramas) de azida sódica produzirá 67 litros de gás nitrogênio – o que é suficiente para inflar um saco de ar normal.

Air bag animation

0.03 SEGUNDO é tudo o que é necessário para inflar um saco de ar.

Não é a única química envolvida. Note que o outro químico no qual a azida de sódio se desfaz é o Na, ou sódio. O sódio é um metal muito reativo que reagirá rapidamente com a água para formar hidróxido de sódio; como resultado, seria bastante prejudicial se entrasse em seus olhos, nariz ou boca. Assim, para minimizar o perigo de exposição, os fabricantes de airbags misturam a azida sódica com outros produtos químicos que reagirão com o sódio e, por sua vez, produzem menos compostos tóxicos.

O que leva um air bag a inflar por meio desta reação? Existem sensores na parte da frente do automóvel que detectam uma colisão. Estes sensores enviam um sinal elétrico para o recipiente que contém a azida de sódio e o sinal elétrico detona uma pequena quantidade de um composto detonador. O calor desta ignição inicia a decomposição da azida sódica e a geração de gás nitrogénio para encher o saco de ar. O que é particularmente surpreendente é que desde o momento em que o sensor detecta a colisão até ao momento em que o air bag está totalmente insuflado é de apenas 30 milissegundos, ou 0,03 segundos. Cerca de 50 milissegundos após um acidente, o ocupante do carro atinge o airbag e a sua deflação absorve a energia de movimento do ocupante.

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