Faíscas no ar ocorrem quando íons no ar são acelerados com tamanha velocidade por um campo elétrico que, quando os íons colidem com moléculas neutras de gás, estas se transformam em íons. S a intensidade do campo elétrico é grande o suficiente, os produtos ionizados da colisão são acelerados e produzem mais íons por impacto, e assim por diante. Esta avalanche de íons é o que chamamos de faísca. (a) Considere que um íon se move, em média, exatamente um livre caminho médio através do ar antes de colidir com uma molécula. Se o íon precisa adquirir aproximadamente de energia cinética para ionizar uma molécula, faça uma estimativa para a intensidade do campo elétrico necessário à pressão e temperatura ambientes. Considere que a área da seção transversal de uma molécula de ar seja aproximadamente igual a . (b) Como a intensidade do campo elétrico da parte (a) depende da temperatura? (c) Como a intensidade do campo elétrico da parte (a) depende da pressão?

Pelo que foi dito, é um livre caminho médio, . Lembre-se que:

onde é a seção transversal da molécula e o número de moléculas por unidade de volume. Pela lei dos gases ideais,

onde é a constante de Boltzmann. Sendo assim,

Finalmente, segue que

Portanto,

Substituindo os dados, temos

Observe que precisamos fazer as corretas conversões das unidades para o SI!!