Koostumus

Aloitetaan tarkastelemalla molekyylien keskimääräistä välimatkaa. Tämä saadaan jakamalla pallosalaman tilavuus molekyylien lukumäärällä (= ainemäärä x Avogadron vakio), jolloin saadaan tietää yhden molekyylin viemä kokonaistila. Tästä tilasta vähennetään molekyylin itsensä viemä tila ja näin saatu välimatka kun kerrotaan kahdella, tiedetään molekyylien keskimääräinen etäisyys toisistaan.

r(d)=2 ( r(N) - R(im) )

Saadaan kaava:

r(p)= pallon säde (m)

N=molekyylien lkm = ainemäärä*Avogadron vakio
Tässä huomautuksena: ilmamolekyylejä ei ole olemassa, vaan ilma on kaasuseos. Tässä ilmoitettu säde on ilmassa esiintyvien molekyylien keskiarvo.

Seuraavaksi tarkastellaan tasapainoehtoa, ts 2. pääsääntöä. (meiltä puuttuu havainto, josta kävisi ilmi pallon koko, pallon lämpötila, sekä vallinnut ilmanpaine. Tästä syystä emme saa havainnoista laskettua pallon koostumusta suoraan ainemäärän kaavalla.)

Pallon kuorella olevaan ilmamolekyyliin kohdistuu ulospäin pallon sisäinen paine ja sisäänpäin sitä vetää sähköinen vetovoima, ns Coulombin voima.. Jo ajattelemalla on selvää, ettei jokainen ilmamolekyylin atomi voi olla varautunut, vaan vain osa molekyylistä/ilmamassasta. jokin tietty aine? seuraavaksi tarkastellaan mikä aine voisi tulla kysymykseen.

Jatketaan jälleen esimerkkipallosalamamme tutkimista. r(d) saa arvon, joka on noin 7,346 x 10-10m. Tässä tilanteessa alkavat vaikuttaa mm. dispersiovoimat, eli Van der Waalsin voimat. Ne pitävät myös osaltaan palloa koossa. Dispersiovoimat.

Keskitytään seuraavaksi voimaan, joka puristi pallon kokoon ja lasketaan etäisyys lähimpään varaukseen.

k=Coulombin vakio=8,98755 x 10^9 Nm^2/C^2, likiarvona 9 x 10^9 Nm2/C2

e=elektronin varaus=1,6021773 x 10^-19 C

ppallo=pallon sisäinen paine. Saadaan laskettua adiabaattisista yhtälöistä.

A(ilmamolekyyli)=ilmamolekyylin pinta-ala (yksinkertaistetaan palloksi, jonka säde 0,185 nm)

rQ= etäisyys varaukseen.

Kun r(Q) on ratkaistu, voidaan laskea varautuneiden molekyylien lukumäärä N(Q) (sijoittamalla rd=rQ ja N=NQ sivun alussa olevaan yhtälöön) ja sen jälkeen pitoisuus pallosalamasta ja laskuesimerkkipallosalamamme (säde 5 cm, lämpötila 1200 celsiusta) tuo pitoisuus on noin 0,5933 %. Huomataan, että tämä vastaa ilmassa olevien jalokaasujen pitoisuuksia.