Time-delayed Newton's law of cooling with a finite-rate thermal quench: Impact on the Mpemba and Kovacs effects
本文将时间延迟牛顿冷却模型推广至有限速率热猝灭,揭示其对 Mpemba 效应的抑制或小幅增强条件,以及对 Kovacs 效应的显著放大作用。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
When the Hotter Cools More Quickly: Mpemba Effect in Granular Fluids
在某些条件下,两个不同初始温度的流体样本呈现出一种违反直觉的行为,称为Mpemba效应:温度较高的系统冷却得更快。在这里,我们表明,Mpemba效应是存在于颗粒流体,在均匀加热和自由冷却系统。在这两种情况下,系统保持均匀,并且不存在相变。分析定量预测给出了如何不同的系统必须最初准备观察Mpemba效应,分子动力学和蒙特卡罗模拟证实的理论预测。还讨论了我们的分析对其他系统的可能影响。
2017-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature overshooting in the Mpemba effect of frictional active matter
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf(杜塞尔多夫海因里希·海涅大学)
研究揭示了摩擦活性物质中温度超调导致的迈彭巴效应,通过摩擦力调控实现对机器人和颗粒运动的控制。
2026-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantum Mpemba effect from Stark localization
Technische Universität Dresden(德累斯顿工业大学);Raman Research Institute(拉曼研究所)
本文通过 Stark 局域化设计量子能量景观,结合局域耗散实现冷却速率超指数分离的量子 Mpemba 效应,并发现吸引相互作用下束缚对集体跳跃可显著增强该效应。
2026-09-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
The Mpemba effect in the Descartes protocol: A time-delayed Newton's law of cooling approach
Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学);Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx), Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学先进计算科学研究所)
本文通过引入Descartes协议,研究了直接和逆迈普马效应,分析了延迟时间、等待时间和归一化暖温度的作用,推导了迈普马效应的存在条件及最大值,展示了其在不同参数下的表现。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mpemba Effects in Quantum Complexity
本文基于量子资源理论分析随机线路中四类资源的弛豫,发现相干性与虚数性存在量子姆佩姆巴效应,且四类资源均呈现 Pontus-Mpemba 效应。
2025-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Anomalous heating in a colloidal system
我们报告异常加热的胶体系统中,逆Mpemba效应的第一个观察,其中一个最初冷的系统升温速度比一个相同的温暖的系统耦合到同一个热浴。对于一个过阻尼,布朗胶体粒子在倾斜的双势阱中移动,我们发现一个非单调的依赖于系统的初始温度的加热时间,预测由相关的Fokker-Planck方程的本征函数展开。通过仔细调整参数,我们还观察到一个“强”版本的异常加热,其中冷系统比在稍微不同的条件下制备的系统以指数速度升温
2021-04-26 cond-mat.stat-mech
Speedups in nonequilibrium thermal relaxation: Mpemba and related effects
本文综述了非平衡热弛豫中的异常效应,包括迈佩马效应及相关现象,探讨了其理论框架和实验发现,并讨论了其在热机和采样器设计中的应用。
2025-04-16 cond-mat.stat-mech
Effect of dynamics on anomalous thermal relaxations and information exchange
本文在线性反应网络的马尔可夫跳跃过程中研究姆潘巴效应与动力学的关系,推导出强姆潘巴效应在冷却和加热中区域不重叠且至多存在一个强姆潘巴温度,并展示其在麦克斯韦妖装置中可提高功率输出和稳定性而不牺牲效率。
2023-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulations of Mpemba Effect in WATER, Lennard-Jones and Ising Models: Metastability vs Critical Fluctuations
本研究通过分子动力学模拟在TIP4P/Ice水模型和LJ模型中均观测到姆潘巴效应,揭示前者由亚稳态成核延迟驱动、后者源于临界涨落的影响,且该效应与冷却速率无关。
2024-07-09 cond-mat.stat-mech
Pre-Cooling Strategy Allows Exponentially Faster Heating
什么是最快的方式来加热一个系统,这是耦合到一个温度控制的烤箱?直观的答案是只使用可用的最热温度。然而,我们表明,通常可以实现指数级更快的加热,并提出了一种策略来找到最佳协议。令人惊讶的是,该协议可以有一个预冷却阶段-在加热之前冷却系统,它大大缩短了加热时间。这种方法可以适用于多体系统,因为我们证明了在二维反铁磁伊辛模型。
2019-09-13 cond-mat.stat-mech
Macroscopic Thermodynamic Framework for the Mpemba Effect
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理学院);Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education(教育部多尺度自旋物理重点实验室(北京师范大学))
本文提出一个宏观热力学框架,用于解释Mpemba效应,通过线性不可逆热力学推导出广义牛顿冷却定律,揭示了初始态记忆项对弛豫行为的影响,并给出了Mpemba效应的普遍判据。
2026-05-20 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Mpemba effects in nonequilibrium open quantum systems
研究了非平衡开放量子系统中的Mpemba效应,发现非平衡条件可显著扩大效应参数范围、影响量子关联演化中的正逆MPE,并揭示了非平衡诱导的量子相干对MPE的重要贡献。
2024-08-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Toward relaxation asymmetry: Heating is faster than cooling
在接近稳定最小值的Langevin系统中,已经发现了朝向平衡的热弛豫的不对称性[Phys.Rev.Lett. 125,110602(2020)]。已经表明,给定相同程度的初始分布的非平衡,从较低温度状态(加热)的弛豫比从较高温度状态(冷却)的弛豫快。在这项研究中,我们阐明这种松弛不对称的离散状态马尔可夫系统所描述的主方程。我们严格地证明了加热是比冷却任意两个状态的系统,而系统具有两个以上的不同的能级,弛豫不对称性不再是普遍的。此外,对于能级退化为两个能级的系统,我们发现存在能隙的临界阈值。根据能隙的大小,加热可以比冷却快或慢,而不管状态之间的跃迁速率。我们的研究结果澄清了离散状态系统的弛豫不对称性,并揭示了热弛豫固有的几个隐藏的功能。
2021-11-16 cond-mat.stat-mech
Cooling by Heating: Restoration of the Third Law of Thermodynamics
我们已经对Cleuren等人在Phys.Rev,Lett.108,120603(2012)中提出的最近的量子冰箱模型进行了简单而自然的修改。最初的模型由两个金属引线组成,充当热浴,以及一组量子点,允许在浴之间进行电子输运。它被证明违反了热力学第三定律(不可达性原理,即在有限时间内冷却到绝对零度是不可能的),但考虑到金属中有限的能级间距,我们恢复了第三定律,同时保持了原始模型的所有热力学性质。
2015-11-19 cond-mat.stat-mech
Accelerating qubit reset through the Mpemba effect
Université de Liège(列日大学);IQM Quantum Computers(IQM量子计算机公司);Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑路德维希-马克西米利安大学);Trinity College Dublin(都柏林三一学院)
本文提出利用迈佩尔效应加速量子比特重置,通过单个纠缠两量子比特门将局部单量子比特相干性转换为快速衰减的全局两量子比特相干性,从而加快量子比特向基态的弛豫过程,实验验证了该方法在实际参数下的有效性。
2026-06-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
When Heating Isn't Cooling in Reverse: Nosé-Hoover Thermostat Fluctuations from Equilibrium Symmetry to Nonequilibrium Asymmetry
研究揭示了加热与冷却不对称性源于非平衡效应,通过Nose-Hoover恒温器变量的分布对称性与非平衡条件下的不对称性,展示了热偏置与熵变化的关系。
2025-12-03 cond-mat.stat-mech
Reply to Burridge & Linden: Hot water may freeze sooner than cold
在最近发表在《科学报告》上的一篇论文中,Burridge \Linden将Mpemba效应误解为关于液态水冷却速率的陈述,而实际上它是关于水冻结速率的陈述。揭穿了一个明显荒谬的关于冷却的说法,他们错过了显著的效果,它唯一的定量实验研究和理论论据,解释了这种效果,并预测它只发生在“硬”水(含有大量溶解的Mg和Ca碳酸氢盐的水)。这一预测仍有待检验。
2017-01-26 cond-mat.stat-mech physics.pop-ph
Comments on "Cooling by Heating: Refrigerator Powered by Photons"
我们的评论,在物理学中提出的模型。108,120603(2012)违反了热力学第三定律的动力学版本。我们讨论了热力学第三定律的不同表述,并提出了违反的可能原因。
2012-08-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Cooling rate, heating rate and aging effects in glassy water
我们报告了一个分子动力学模拟的势能景观的性质的研究由一个系统的水分子采样的过程中产生的玻璃冷却,并在再生的过程中的平衡液体通过加热玻璃。我们研究了这些过程的依赖性的冷却/加热速率以及老化的作用(在玻璃状态下经过的时间)。我们比较了在这些过程中采样的势能景观的性质与相应的性质在液体平衡态采样,以阐明在何种条件下玻璃配置可以与平衡液体配置。
2004-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Cooling by Heating: Refrigerator Powered by Photons"
最近在Phys. Rev. Lett. 108,120603(2012)由Cleuren等人,显然矛盾的热力学第三定律。我们讨论了解决这一矛盾的方案,并表明,这种情况是相关的澄清第三定律的一般信息。
2013-02-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Heating and Cooling are Fundamentally Asymmetric and Evolve Along Distinct Pathways
本文通过光阱胶体粒子实验和理论,证明加热与冷却在远离平衡时不仅速度不对称,且沿根本不同的路径演化,并提出“热运动学”框架加以解释。
2023-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass-like dynamical behavior in hierarchical models submitted to continuous cooling and heating processes
研究了一类具有递阶动力学约束的模型的动力学行为。这些模型表现出许多类似于真正的结构玻璃的特性。特别是,我们专注于时间依赖的温度过程的研究。在冷却过程中,出现了类似于实验室玻璃化转变的现象。分析评价了剩余性质,并在物理基础上讨论了假想温度的概念。系统在加热过程中的演化取决于演化方程正规解的存在性,所有其他解都接近正规解。该体系的这种趋势与这些体系所表现出的玻璃化滞后效应直接相关。正规解的存在性并不局限于平衡点附近的线性区域,而是定义为任何远离平衡点的任意情形。
2001-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Overtaking while approaching equilibrium
一个最初远离平衡的系统比一个最初接近平衡的系统需要更多的时间来达到平衡。古老的令人困惑的观察(也称为Mpemba效应),即当一个热水样品和另一个冷水样品放在冰箱中平衡时,热水有时会在冷却时超过,最近已经强调。在广泛研究的巨磁电阻锰氧化物中,在磁场(H)中冷却通常导致转变的平衡相和动力学停滞的非平衡相的不均匀混合物,该非平衡相在固定的H和温度(T)下缓慢地向平衡弛豫。在这里,我们表明,在相同的H和T的磁化衰减率是较大的状态,最初远离平衡,它继续放松更快,即使在这些已经成为平等的。我们的结果应该有助于提出一个解释,Mpemba效应,不归因于任何文物。
2010-11-16 cond-mat.stat-mech physics.gen-ph physics.pop-ph
Temperature as an external field for colloid-polymer mixtures : "quenching" by heating and "melting" by cooling
我们研究了一个著名的胶体聚合物混合物的温度响应。在室温下,Asakura-Oosawa模型的有效相互作用的第二维里系数的临界值预测凝胶化的发生具有显着的准确性。在冷却系统时,由聚合物耗尽引起的胶体之间的有效吸引力降低,因为聚合物回转半径随着接近θ温度而降低。特别地,这提高了有效温度,导致胶体凝胶的“熔化”。我们发现Asakura-Oosawa模型的有效胶体相互作用与一个简单的描述聚合物的温度响应提供了一个定量描述的流体-凝胶转变。此外,我们提出的证据,提高结晶速率附近的亚稳临界点。
2012-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vibrational cooling, heating, and instability in molecular conducting junctions: Full counting statistics analysis
我们用全计数统计方法研究了施主-受主整流分子结中电流诱导的振动冷却、加热和不稳定性。在我们的模型中,电子空穴对激发耦合到一个给定的分子振动模式,这是谐波或高度非谐波。该模式可以进一步耦合到耗散热环境。采用主方程的方法,我们确认了稳态极限下的电荷和热交换涨落定理,谐波和非谐波模型。利用简单的解析表达式,我们计算了充电电流和几个措施的模式有效温度。在低偏压下,我们观察到的偏置诱导冷却的振动模式的效果。在较高的偏压下,模式有效温度高于环境温度,但结是稳定的。除此之外,一旦振动模式(偏置诱导)激发速率超过其弛豫速率,不稳定性就会发生。我们确定制度的不稳定性作为一个功能的电压偏置和耦合到一个额外的声子热浴。有趣的是,我们观察到一个重入的行为,一个不稳定的结可以在足够高的偏置正确的行为。讨论了这种行为的机制。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Unraveling anomalous relaxation effects in the thermodynamic limit
Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学);Universidad de Granada(格拉纳达大学)
本文通过正交磁各向异性Ising模型研究异常弛豫效应,揭示了在热力学极限下弛豫机制与相变关系,并通过模拟验证了最优协议对异常弛豫现象的预测。
2026-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech