Precipitační procesy v lehkých vytvrditelných slitinách a možnosti začlenění termické analýzy do středoškolské výuky fyziky

• Thesis title in Czech: Precipitační procesy v lehkých vytvrditelných slitinách a možnosti začlenění termické analýzy do středoškolské výuky fyziky
• Thesis title in English: Precipitation processes in light hardenable alloys and the possibilities for integrating thermal analysis into physics education on high school
• Key words: Diferenční skenovací kalorimetrie, elektrická rezistometrie, (mikro)tvrdost, výukové experimenty, fyzikální vzdělávání, zábavná výuka
• English key words: Differential scanning calorimetry, electrical resistometry, (micro)hardness, educational experiments, physics education, edutainment
• Academic year of topic announcement: 2016/2017
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Laboratory of General Physics Education (32-KVOF)
• Supervisor: doc. RNDr. Martin Vlach, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 03.10.2016
• Date of assignment: 03.10.2016
• Confirmed by Study dept. on: 03.10.2016
• Date and time of defence: 14.09.2020 10:00
• Date of electronic submission: 09.06.2020
• Date of submission of printed version: 09.06.2020
• Date of proceeded defence: 14.09.2020
• Opponents: doc. Ing. Eva Černošková, CSc.
• Advisors: doc. RNDr. Ivana Stulíková, CSc.

Guidelines

Studium doporučené literatury a sepsání rešerše.
Měření vzorků slitin pomocí diferenční skenovací kalorimetrie.
Měření žíhacích křivek rezistivity a mikrotvrdosti.
Porovnání získaných výsledků z měření DSC, rezistometrie a mikrotvrdosti a jejich interpretace.
Sepsání stručného úvodu do problematiky použitelného na SŠ.
Vytipování vhodných experimentů z termické analýzy na netradičních jednoduchých příkladech, příprava metodických materiálů (příp. příručky).
Ověření a otestování metodiky ve výuce na SŠ, získání zpětné vazby.
Sepsání disertační práce.

References

P. Kratochvíl, P. Lukáč, B. Sprušil: Úvod do fyziky kovů I. SNTL-ALFA, Praha, 1984.
J. F. Christian: The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Pergamon, New York, 2002.
K. H. Jürgen Buschow, R. W. Cahn, M. C. Flemings, B. Ilschner, E. J. Kramer, S. Mahajan, P. Veyssière: Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Pergamon, New York, 2011.
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika. VUTIUM Brno-Prometheus Praha, 2006.
E. Svoboda a kol.: Praktikum školních pokusů I – III. Skripta MFF UK.
E. Svoboda: Pokusy z fyziky na střední škole. Prometheus, Praha.
P. Hewitt: Conceptual Physics. Addison Wesley 2002.
Učebnice fyziky pro gymnázia.
Články z časopisů Physics Education, The Physics Trachet, Am. J. Phys, Eur. J. Phys., Physics Education, sbornících GIREP i dalších didakticky relevantních (např. sborníky z konferencí Veletrh nápadů učitelů fyziky).
Odborné časopisecké publikace z mezinárodních databází a knihovny MFF UK.
Další vybrané diplomové, doktorské a kandidátské práce z knihovny KFM a KVOF MFF UK.

Preliminary scope of work

Vysoké nároky kladené na mechanické vlastnosti a strukturní stabilitu komerčních slitin vyžadují vývoj nových materiálů (vč. vhodného termomechanického zpracování a kombinace netradičních příměsí) a důkladný výzkum jejich vlastností. I přes atraktivitu aplikací moderní materiálové fyziky je však povědomí o aktuálních trendech u středoškolských studentů (i jejich vyučujících) poměrně malé.
Jedním z cílů disertační práce je studium fázových transformací probíhajících v moderních konstrukčních hliníkových a hořčíkových slitinách. Hlavní experimentální náplní této části práce bude měření žíhacích (termických) křivek vybraných Al a Mg slitin pomocí diferenční skenovací kalorimetrie. Mechanické vlastnosti budou charakterizovány měřením (mikro)tvrdosti. Doplňkově bude užita metoda elektrické rezistometrie. Výsledky budou srovnány s paralelním výzkumem pozitronové anihilační spektroskopie a transmisní a skenovací elektronovou mikroskopií.
Nedílnou součástí práce bude na základě získaných zkušeností v oblasti materiálového výzkumu příprava metodiky k možnému začlenění termické analýzy (diferenční skenovací kalorimetrie) ve studiu fázových přechodů do středoškolské výuky a přiměřený výstup pro SŠ studenty. V rámci práce budou vytipovány didakticky vhodné experimenty, které demonstrují zajímavosti z oblasti termické analýzy na netradičních příkladech vlastních výsledků měření (např. vzorky čokolády, cukrů, škrobu, sýru, vaječného bílku, směsi solí atp.). Součástí úkolu bude i sepsání krátké příručky (příp. on-line katalogu vybraných experimentů) zabývající se problematikou fázových přechodů (zjm. tání) pro užití na SŠ. V rámci disertační práce bude též získána zpětná vazba zjišťující možnosti začlenění vytvořených podkladů a námětů do běžné středoškolské praxe.