ŽIVNÝ, O. Výpočet standartních termodynamických funkcí jednoduchých sloučenin v podmínkách termálního plazmatu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Mgr. Živný nastoupil k DSP do kombinované formy již s poměrně dobře rozpracovanými podklady pro vlastní práci. Jako vstupní materiál tak mohl využít kromě bohatých teoretických znalostí z oblasti aplikované kvantové mechaniky a numerických simulací i částečně vybudované databáze konstant potřebných pro další práci. Během DSP pak všechny tyto podklady v maximální míře využil k dosažení cíle dizertační práce. Složení zkoušek pro něj nepřestavovalo žádný problém, spíše měl tendenci jít, jak je jeho celkovým zvykem, až do detailů a zvažoval, zda jeho použité vysvětlení a přístup je dostatečně srozumitelné a exaktní. V tomto směru se diametrálně odlišuje od naprosté většiny doktorandů na FCH. Snaha o maximální exaktnost pak ovšem vedla k tomu, že studium se o nějaký ten rok protáhlo. V tomto případě to ale bylo jednoznačně ku prospěchu věci, neboť konečná podoba doktorské disertační práce svědčí o autorově vysoké erudici a i předložený výsledek je výrazně nad obvyklým průměrem. Vlastní disertační práce byla koncipována do jisté míry jako vstupní studijní materiál pro jeho případné následovníky. Během studia Mgr. Živný preferoval publikace v odborných časopisech s vysokým impakt faktorem (přes 2,0), což lze hodnotit jedině pozitivně. Konferencí se účastnil málo, což ale u studenta kombinované formy nijak nepřekvapí. Celkově hodnotím přístup Mgr. Oldřicha Živného ke studiu a samostatné práci jako vynikající. Stejně tak lze hodnotit i jeho publikační aktivity. Disertační práce mi připadá velmi kvalitní, což ale mají hodnotit především oponenti. Na základě těchto skutečností doporučuji po úspěšné obhajobě udělit Mgr. Živnému titul Ph.D.
Předložená disertační práce se zabývá teoretickými výpočty standardních termodynamických funkcí malých molekul, jejichž znalost je nezbytná pro následné výpočty složení a termodynamických vlastností nízkoteplotního plazmatu. Téma i dosažené výsledky jsou velmi důležité pro matematické modelování, které umožňuje jednak nahradit scházející experimentální data, jednak správně interpretovat a vyhodnotit naměřené výsledky. Úvodní část práce je věnována teoretickým základům statistické fyziky a kvantové mechaniky souvisejícím s výpočty standardních termodynamických funkcí na základě znalosti partiční funkce. Jsou diskutovány problémy divergence partiční funkce a možnosti odstranění divergence renormalizační procedurou. Princip výpočtu STF a termodynamických vlastností je popsán ve třetí kapitole, kde jsou popsány i kvantově mechanické základy molekulární spektroskopie. Spektrální data nutná pro výpočty byla převzata z literatury, pro některé látky, kde data nebyla k dispozici, byla spočítána autorem pomocí ab initio výpočtů kvantové chemie. Vypočítané STF jsou součástí již dříve vytvořeného databázového systému, a jsou vstupními daty pro následné termodynamické výpočty. Závěrečná kapitola je věnována výpočtu složení systému a termodynamických vlastností. Autor zdokonalil užívané metody výpočtu pro ideální plazma zahrnutím vlivu coulombické interakce a srážek částic. K obsahu práce nemám žádné připomínky, snad jen teoretický úvod je až příliš rozsáhlý a ztrácí se tak důraz na vlastní přínos autora k dané problematice. Po formální stránce je práce v pořádku, drobné překlepy a nepřesnosti ve větách, které jsou patrné při podrobném čtení, jsou při takovém objemu práce zcela pochopitelné. Práce má velmi vysokou odbornou úroveň, svým obsahem i rozsahem daleko překračuje požadavky kladené na disertační práci. Autor prokázal vynikající znalosti v oblasti aplikací kvantové chemie a statistické fyziky. Své výsledky publikoval na konferencích a v řadě impaktovaných časopisů, kde se setkaly s výrazným mezinárodním ohlasem (h-index = 5). Práci doporučuji k obhajobě.
Disertační práce se zabývá výpočtem standartních termodynamických funkcí jednoduchých látek a to pro výpočet složení a termodynamických vlastností termického plazmatu ideálního i neideálního v podmínkách lokální termodynamické rovnováhy. Text disertace je rozdělen do 5 kapitol. V úvodní kapitole, shrnující současný stav poznání, podává autor obsáhlý a fundovaný rozbor dosavadních metod atomové a molekulární spektroskopie pro stanovení partiční funkce, doložený 310 publikacemi, se kterými v textu hojně pracuje. Hned v úvodu si všímá základních problémů jako je divergence partiční funkce nebo způsob, jak se vypořádat s potřebou znalosti úplného energetického spektra molekuly v podmínkách, kdy tabulkové nebo literární údaje často poskytují jen omezené množství dat o vibračně rotačních hladinách. Obsáhlá (63 stran) druhá kapitola uvádí teoretická východiska pro vlastní práci. Představuje základní pojmy klasické a kvantové statistiky včetně zavedení rozdělovacích funkcí a základní pojmy kvantové mechaniky. Uvádí termodynamickou interpretaci výsledků statistické mechaniky a dochází k odvození partiční funkce včetně zvláštní pozornosti věnované teoretickému pohledu na její divergenci. Takto zevrubným pohledem na teoretické základy termodynamiky splnil autor velmi dobře jeden z požadavků zadání a zároveň vznikl materiál, použitelný při výuce dalších studentů. Třetí kapitola práce se již věnuje výpočtu standartních termodynamických funkcí. Po uvedení definic a vztahů pro standartní termodynamické veličiny se zabývá již vlastním výpočtem vnitřní složky partiční funkce jak pro jednoduché atomy, tak i pro víceatomové molekuly. Podrobně rozebírá rotační a vibrační termy včetně jejich interakce a vliv jaderného spinu pro různé druhy molekul. Konkrétní výpočty včetně odhadů pro chybějící data nebo jejich vyhledávání v literatuře již demonstruje na příkladech a uvádí na přiloženém CD v souboru species a to ve formě aproximačních koeficientů, která je vhodná pro použití při numerickém modelování. Podrobně si všímá chyby určení standartních termodynamických funkcí zejména v souvislosti s divergencí partiční funkce a s použitím spektroskopických konstant při vysokých teplotách. Na příkladech několika molekul ukazuje vliv této chyby na určení maxima cp. Autor si je přitom vědom toho, že obecně molekuly se mohou vyskytovat v systémech pouze do určité teploty, což ovlivňuje volbu uvažovaných hladin. Kapitola 4 je věnována výpočtu složení a termodynamických vlastností složitých systémů. Po úvodních definicích se zabývá výpočtem rovnovážného složení z minima Gibbsovy energie a základními způsoby matematického řešení. Pro takto stanovené složení se pak vypočtou termodynamické vlastnosti včetně dodatkových. Použití popsaných metod autor demonstruje na příkladě složení produktů rozkladu SF6. Výsledky doplňuje stanovením parametru neideálnosti a pro systém SF6 také neidealitu vyčísluje. Kapitola 5 představuje shrnutí a závěr, kde představuje rozsáhlé vlastní dosažené výsledky. Ty spočívají zejména ve výpočtu standartních termodynamických funkcí pro velké množství individuálních látek do 50 000 K, kdy autor v celé řadě případů odhadoval nebo vypočítal ab initio chybějící údaje. Autor jasně uvádí, které výpočty provedl pro účely této práce a na kterých se podílel v dřívějších publikacích v impaktovaných časopisech. Uvádí také několik projektů GAČR, v rámci nichž byly některé výsledky získány. Velmi zajímavý je autorův soupis námětů pro další práci, z nichž je zejména třeba zdůraznit výpočet standartních termodynamických funkcí za rámec LTE, rozšíření na heterogenní systém a zahrnutí vlivu záření. Práce je zakončena již zmíněným seznamem literatury a také zevrubným seznamem použitých symbolů, což usnadňuje orientaci v textu. Seznam příloh pak obsahuje popis obsahu CD, kde je zejména soubor species, ale i další pomocné soubory a také řada autorových publikací. Dále je uveden seznam látek, k nimž autor připravil vstupní data pro výpočet standartních termodynamických funkcí. Na závěr je uveden způsob aproximace termodynamických funkcí pomocí polynomu. Předložená práce uvádí velký soubor hodnotných výsledků a je dokladem velkého rozsahu teoretických i výpočetních prací i schopností autora zpracovat rozsáhlou oblast publikovaných dat. Práce uvádí rozbory získaných výsledků, což svědčí o vynikajícím porozumění studovaným procesům. Za nejvýznamnější přínos práce považuji nejenom přípravu vstupních dat pro veliké množství individuálních látek - atomů i molekul, a to mnohdy pro rozsahy teplot, s nimiž tabulky JANAF nebo Gurwich již nepočítají, ale i, a možná zejména, propojení těchto výpočtů s teoretickými základy, což pak nejenom umožňuje získávat data tam, kde chybějí, ale i posuzovat spolehlivost a přesnost výsledků. Získané výsledky mají velký význam pro matematické modelování jevů v (zejména) neideálním termickém plazmatu. Předností práce je rovněž přehlednost a velmi dobrá jazyková úroveň textu. Domnívám se, že při odhadování chyb výpočtů zejména složení by neměla být přeceňována přesnost ani počet uvažovaných složek, neboť tyto výsledky budou vždy sloužit jako vstupní data pro matematické modelování reálných systémů. Daleko důležitější jsou často, jak autor ukázal, správné výpočty partičních funkcí, kde chyba může být i velmi značná. Celková přesnost by vždy měla být uvažována komplexně v kontextu daného fyzikálně chemického problému. Závěrem konstatuji, že předložená disertační práce má vynikající odbornou úroveň, uvádí velké množství hodnotných výsledků a dokládá schopnost autora jak teoreticky pracovat, tak i provádět složité výpočty reálných systémů. Tematika disertace je aktuální a plně odpovídá současnému stavu poznání studované problematiky, což je doloženo dlouhou řadou použitých publikací. Všechny stanovené cíle byly splněny. Některé výsledky uvedené v disertaci autor publikoval v řadě impaktovaných časopisů a na mezinárodních konferencích, většina výsledků je však originální součástí předložené práce. Autor plně prokázal schopnost samostatné tvůrčí vědecké práce. Doporučuji přijetí práce k obhajobě pro získání akademicko-vědeckého titulu PhD.
eVSKP id 32776