Ở áp suất khí quyển, plasma nhiệt hay plasma cân bằng nhiệt động học cục bộ (LTE) cũng mang những tính chất cơ bản nhất của plasma nhiệt nói chung. Tuy nhiên, plasma nhiệt ở áp suất khi quyển có những những đặc điểm hơi khác với plasma nhiệt nói chung. Có thể kể đến những đặc điểm của plasma nhiệt áp suất khí quyển:
Độ ion hóa không phải lúc nào cũng đạt 100 % như chuẩn plasma ion hóa hoàn toàn. Nhìn chung, độ ion hóa của plasma nhiệt áp suất khí quyển chỉ tiệm cận mức ion hóa hoàn toàn [29].
Mật độ điện tử thấp so với một số plasma nhiệt áp suất cao. Ví dụ mật độ điện tử khoảng 1018 m-3 đối với hồ quang ở áp suất thấp [29]. Tuy nhiên, mật độ điện tử đủ lớn để làm giảm điện trở suất của plasma nhiệt áp suất khí quyển. Mật độ điện tử đủ lớn sẽ tạo điều kiện cho quá trình cân bằng nhiệt động diễn ra nhanh do xác suất va chạm giữa các hạt cao.
Điều kiện cần thiết để tạo thành plasma nhiệt là áp suất làm việc phải đủ lớn, thường là trên 10 kPa [3]. Áp suất cao tạo điều kiện cho một số lượng rất lớn va chạm giữa các phần tử, dẫn đến sự phân phối lại năng lượng để plasma trở về trạng thái cân bằng nhiệt động nhanh chóng. Plasma nhiệt áp suất khí quyển có thể hình thành ngay ở áp suất thường bằng áp suất khí quyển vào khoảng 101325 Pa (1.01325 bar), tương đương 760 mmHg (Torr) [29], ví dụ như tia sét.
Plasma nhiệt ở áp suất khí quyển có nhiệt độ điện tử cao, tỏa sáng và tỏa nhiệt mạnh, ví dụ như hồ quang điện.
Trong khối plasma nhiệt áp suất khí quyển vẫn có thể tồn tại các hạt trung hòa về điện với tỉ lệ thấp.
Plasma nhiệt áp suất khí quyển có thời gian tồn tại không dài. Nguyên nhân chính là do hiện tượng tái hợp ion giữa electron và ion dương và hiện tượng khuếch tán ion ra xung quanh diễn ra nhanh. Một nguyên nhân phụ là sự suy giảm năng lượng do va chạm với các hạt trung tính khác trong môi trường và bị chúng hấp thụ năng lượng [29, 1].
Plasma nhiệt áp suất khí quyển tiêu biểu là sét và hồ quang.
Hình 1.14. Tia sét là plasma nhiệt áp suất khí quyển
Hình 1.15. Hồ quang điện là plasma nhiệt áp suất khí quyển
Trong tương lai plasma nhiệt áp suất khí quyển sẽ được ứng dụng rất nhiều trong những nhà máy điện không cần tuabin, những động cơ plasma, những lĩnh vực công nghiệp chế tạo. Tuy nhiên, plasma nhiệt áp suất khí quyển với những tính chất mới mẻ và bí mật còn là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học. Do hiểu biết về những gì xảy ra trong plasma nhiệt còn chưa đầy đủ, nên việc ứng dụng mới đạt được ở mức độ
phòng thí nghiệm và một số ít lĩnh vực sản xuất. Công nghệ plasma nhiệt áp suất khí quyển hiện nay chủ yếu bao gồm hồ quang điện, máy cắt plasma và plasma xung phóng điện.