Speedups in nonequilibrium thermal relaxation: Mpemba and related effects
Notice bibliographique
Résumé
Most of our intuition about the behavior of physical systems is shaped by observations at or near thermal equilibrium. However, even a basic phenomenon such as a thermalquench can lead to states far from thermal equilibrium, where counterintuitive,anomalous effects can occur. A prime example of anomalous thermal relaxation is the Mpemba effect, in which a system prepared at a hot temperature cools down to the temperature of the cold environment faster than an identical system prepared at a warm temperature. Although originally reported for water more than 2000 years ago by Aristotle, the recent observation of analogous relaxation speedups in a variety of systems has motivated the search for generic explanations from the point of view of nonequilibrium statistical mechanics. Here, we review anomalous relaxation effects, which all share a nonmonotonic dependence of relaxation time versus initial “distance” from the final state or from the phase transition. We review the early water experiments and classify the zoology of anomalous relaxation phenomena related to the Mpemba effect. We then introduce general concepts and provide a modern definition of the effect, focusing on the theoretical frameworks of stochastic thermodynamics, kinetic theory, Markovian dynamics, and phase transitions. We discuss the recent experimental and numerical developments that followed these theoretical advances. These developments paved the way for the prediction and observation of novel phenomena, such as the inverse Mpemba effect. The review is self-contained and introduces anomalous relaxation phenomena in single- and many-body systems, both classical and quantum. We also discuss the broader relevance of the Mpemba effect, including its relation with equilibrium and dynamical phase transitions and its experimental implications. We end with perspectives that connect anomalous speedups to new ideas for designing optimal heating/cooling protocols, heat engines, and efficient samplers.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».