الإثراء والتوسع: الوسادة الهوائية
الثانوي - الصف العاشر
الإثراء والتوسع: الوسادة الهوائية (Air Bag)
مقدمة
الوسادة الهوائية هي نظام أمان حيوي في السيارات الحديثة، صُمم لحماية الركاب من الاصطدام بأجزاء السيارة الصلبة أثناء الحوادث. تعتمد فكرة عملها على الانتفاخ السريع جدًا (خلال أجزاء من الثانية) لامتصاص صدمة الارتطام.
لضمان السلامة، يجب أن تنتفخ الوسادة بالحجم المناسب وفي الوقت المناسب تماماً. القليل من الغاز لا يحمي، والكثير قد يجعلها صلبة كالصخر!
دور الحسابات الكيميائية
يستخدم المهندسون الحسابات الكيميائية (الستوكيومترية) لتحديد الكميات الدقيقة جدًا من المواد المتفاعلة داخل وحدة الوسادة الهوائية.
الهدف الهندسي
ضمان توليد كمية محددة من غاز النيتروجين (N₂) تكفي لنفخ الوسادة بالكامل خلال 0.03 ثانية فقط!
التفاعلات الكيميائية داخل الوسادة
تحتوي وحدة التشغيل على خليط صلب من أزيد الصوديوم (NaN₃) و نترات البوتاسيوم (KNO₃). عند استشعار الحادث، يُشعل شرارة كهربائية فتيل التفاعل:
١. التفاعل الأول: توليد الغاز (تحلل أزيد الصوديوم)
يتحلل أزيد الصوديوم الصلب بالحرارة بسرعة هائلة لإنتاج غاز النيتروجين وفلز الصوديوم.
٢. التفاعل الثاني: معالجة الخطر (التخلص من الصوديوم)
فلز الصوديوم (Na) الناتج نشط جداً وخطير وقد يشتعل. يجب التخلص منه فوراً!
يتفاعل الصوديوم الناتج مع نترات البوتاسيوم لتحويله إلى مواد آمنة:
- يتحول الصوديوم الخطر إلى أكاسيد صلبة (K₂O, Na₂O) ومستقرة (تشبه الرمل أو الزجاج).
- يتم إنتاج كمية إضافية من غاز النيتروجين للمساعدة في النفخ.