Buna Functionare a Unui Airbag

Ultimul aspect ce trebuie analizat pentru buna funcționare a unui airbag îl reprezintă timpul de declanșare. Niciun mecanism ce compune sistemul airbag nu trebuie să funcționeze în mod întâmplător. Toate componentele acestui sistem trebuie să lucreze sincronizat, corect și conform specificațiilor tehnice ale fiecărei mașini.

Figura 2.5 Forma tipică a unei curbe de impact

[5]: Sursa: http://www.infobazar.ro/auto/Airbag-ul

Figura 2.5 prezintă forma de undă, rezultată în urma unui impact a unei mașini cu viteza de 50 km/h cu o barieră de beton. După cum se observă forma de undă are o durată destul de mică de aproximativ 0.1 secunde. Ce este marcat pe figură cu negru reprezintă momentul în care airbag-ul primește comanda pentru umflare. Orice întârziere a acestui moment, precum și deschiderea prematură poate produce răni grave ocupanților mașinii. Prin urmare acest sistem are la dispoziție un timp foarte scurt de acționare și orice nerespectare, fie și o mica întârziere poate reprezenta un moment critic pentru orice participant la traficul rutier.

Până acum, s-au luat în considerare doar proprietățile macroscopice (de exemplu: propietățile de presiune și de temperatură). Trebuie exemplificat un model teoretic pentru a explica aceste proprietăți macroscopice în ceea ce privește comportamentul moleculelor de gaz. Teoria cinetică a gazelor presupune că gazele sunt ideale, adică interacțiunile între molecule și mărimea moleculelor este neglijabilă în comparație cu spațiul liber dintre acestea.

O relație importantă derivată din teoria cinetică a gazelor arată că energia cinetică medie a moleculelor de gaz depinde numai de temperatură. Deoarece energia cinetică medie este legată de viteza medie a moleculelor (E K = m*u 2 / 2, unde m = masa și u este viteza medie), temperatura a unui eșantion de gaz trebuie să fie legată de viteza medie la care moleculele se mișcă. Astfel, putem vedea temperatura ca o măsură a mișcării aleatoare a particulelor, definită de vitezele moleculare.

Din teoria cinetică a gazelor această temperatură este legată de  viteza moleculelor. Astfel există o distribuție tipică de viteze moleculare pentru molecule cu o greutate moleculară pronunțată la o temperatură dată, cunoscut sub distribuția Maxwell-Boltzmann.

Figura 2.6 Distribuția Maxwell-Boltzmann

[6]: http://www.chemistry.wustl.edu/

Așa cum se arată de către distribuțiile Maxwell-Boltzmann din figura 2.6, există foarte puține molecule care călătoresc la viteze foarte mici sau foarte mari. Valoarea maximă a distribuției Maxwell-Boltzmann este o viteză intermediară la care cea mai mare parte din numărul de molecule se deplasează. Pe măsură ce temperatura crește, numărul de molecule care călătoresc la viteze mari crește, iar vitezele devin mai uniform distribuite (curba se lărgește). Un exemplu util al unei viteze tipice în distribuția Maxwell-Boltzmann este rădăcina medie pătrată ( RMS ), care depinde de temperatură și greutatea moleculară a gazului conform formulei:

unde R este constanta gazului în J / molK (R = 8.3145 J / mol · K), T este temperatura în K, iar M este masa moleculară în kg / mol.

Așa cum se observă în figura 2.6, există o curbă unică de distribuție pentru fiecare temperatură. Temperatura este definită printr-un sistem de molecule gazoase. Distribuirea lor în funcție de viteză este o distribuție Maxwell-Boltzmann. Orice alt tip de distribuție de viteză devine rapid o distribuție Maxwell-Boltzmann prin coliziunile de molecule, care transferă energie. Odată ce această distribuție se realizează, despre sistem se spune ca este la echilibru termic și deci e caracterizat de o temperatură. Astfel se vor crea condiții de temperatură mare necesară pentru a determina explozia de gaz ce umple sacul de aer.