Artigo ENEM
Funcionamento do Airbag –
Prof. Thiago Magalhães F. Menezes
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1. Justificativa do Tema: Foi publicado em 19 de março de 2009 no Diário Oficial que a partir de 2014 todos os carros produzidos no Brasil terão de vir com airbag duplo de série.
2. Funcionamento Geral de um airbag:
( Figura retirada do site: http://www.sitedecarro.com.br )
– Sensor de Colisão: dispositivo que em caso de colisão, transmite o pulso que recebe para a central de sensores.
– Central de Sensores: recebe e processa o sinal dos sensores de colisão. Dependendo da intensidade da colisão é enviado um comando para ativação dos airbags.
– Cabo de comando: transmite o sinal da central de sensores para inflar o airbag.
3. A química no airbag:
Quando o sinal chega ao airbag, um impulso elétrico promove a detonação da mistura NaN3 (azida de sódio ), KNO3 ( Nitrato de Potássio ) e SiO2 ( Dióxido de silício ). Reação 01: 2NaN3(s) → 2Na(s) + 3N2(g)
Reação 02: 10Na(s) + 2KNO3(s) → K2O(s) + 5Na2O(s) + N2(g)
Reação 03: K2O(s) + Na2O(s) + 4SiO2(s) → K2O(SiO2)2 + Na2O(SiO2)2
Observe que o nitrato de potássio possui papel importante tanto na produção do gás nitrogênio como na inativação do sódio, já que o mesmo possui alta reatividade com a água, o que levaria a uma série de queimaduras aos ocupantes do veículo.
O silicato de sódio alcalino ( Na2O(SiO2)2 ) e o silicato de potássio alcalino ( K2O(SiO2)2 ) possuem aspecto semelhante ao vidro, porém não oferecem riscos às pessoas ou ao meio ambiente.
4. Curiosidades:
­ O airbag leva cerca de 25 milésimos de um segundo ( aproximadamente cinco vezes mais rápido que um piscar de olhos ) para se inflar. A velocidade de liberação do N2 chega a 300km/h.
­ O airbag depois que é acionado começa a perder pressão na bolsa pra evitar sufocamentos.
­ Em alguns modelos de carros os airbags são capazes de calcular a intensidade do impacto e calculam a intensidade que o airbag deve ser inflado.
­ As bolsas dos airbags são constituídas de polímeros de alta resistência ( Ex: Naylon – poliamida )
5. Exercícios Relacionados:
Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá­los em diferentes contextos.
H19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.
Texto base para as questões:
O Congresso brasileiro estuda uma lei para tornar o airbag obrigatório nos automóveis nacionais. Para que os 70 litros da bolsa plástica na frente do motorista se encha subitamente, no caso de uma colisão, acontece uma reação química. A mistura química responsável pela liberação do gás consiste de NaN3 e Fe2O3. Um impulso elétrico causa a "detonação" da reação, que produz gás nitrogênio e outros compostos, conforme o demonstram as reações abaixo:
6NaN3 (s) + Fe2O3 (s) → 3Na2O(s) +2Fe (s) + 9N2(g) 01. Calcule a massa de NaN3 , aproximada, necessária para encher o airbag citado no texto, na temperatura ambiente (25ºC) e pressão de 1,0 atm.
a) 124 g
b) 130 g
c) 65g
d) 28g e) 195g
Obs: R = 0,082 atm.L/ mol. K
Gabarito: A – 1o Etapa: cálculo do volume molar: P.V = n. R.T → 1.V = 1.0,082.298 → V = 24,4L
ou seja, em 1 mol de gás temos um volume de 24,4L ( volume molar = 24,4L/mol )
2o Etapa: cálculo da massa de NaN3 :
6 mol de NaN3 → 9 mol de N2
( 6 mol . 65g/mol ) de NaN3 → ( 9 mol . 24,4L/mol ) de N2
X → 70 L de N2
X = 124 g 02. Qual a massa de resíduos sólidos gerados, aproximada, quando o airbag se enche? Considere as mesmas condições anteriores. a) 189 g
b) 112 g
c) 118 g
d) 47 g
e) 95 g
Gabarito: E ­ 6 mol de NaN3 → 3 mol de Na2O + 2 mol de Fe
390 g de NaN3 → 186 g de Na2O + 112 g de Fe
124 g de NaN3 → 59,13 g de Na2O + 35,61 g de Fe = 94,74 g