Qué sucede en esta situación
Antes de fundir un sólido que está por debajo de su punto de fusión hay que calentarlo; después, si se sigue aportando energía, aumenta la temperatura del líquido.
Qué explica y qué no explica
Idea física: La energía cambia la fase sólida a líquida sin elevar apreciablemente la temperatura durante la coexistencia ideal.
Condición: La sustancia esté en su punto de fusión a la presión indicada y no haya pérdidas apreciables.
Límite: Mezclas y materiales impuros pueden fundirse en un intervalo y Tf depende de la presión.
Conexiones de la familia
Para distinguir mecanismos y elegir el modelo adecuado, continúa con Entalpía y compáralo con Dilatación térmica.
Fórmula principal
Energía necesaria para fundir una masa m ya situada en su punto de fusión.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Energía | Q | joule | J | Positiva al entrar al sistema. |
| Masa | m | kilogramo | kg | Masa que cambia de fase. |
| Calor latente | Lf | joule por kilogramo | J/kg | Depende de sustancia y presión. |
| Temperatura de fusión | Tf | kelvin o Celsius | K o °C | Debe asociarse con presión y pureza. |
Fórmulas derivadas
Calentar y fundir
Qtotal=mcsolidΔT+mLfProcedencia: Suma calentamiento sensible y cambio de fase.
Cuándo usarla: Sin pérdidas y propiedades aproximadas constantes.
Masa fundida
m=Q/LfProcedencia: Despeje de la fórmula principal.
Cuándo usarla: Muestra ya en Tf.
Cómo resolver problemas de fusión (cambio de estado)
Representa la situación
Distingue el sistema, el entorno, los estados inicial y final y la magnitud buscada.
Comprueba las condiciones
Verifica que la sustancia esté en su punto de fusión a la presión indicada y no haya pérdidas apreciables.
Unifica unidades
usar masa y Lf en unidades compatibles, por ejemplo kg y J/kg.
Sustituye con signos
Usa la relación Q = mLf y conserva la convención declarada.
Interpreta el resultado
Comprueba unidad, orden de magnitud, dirección y límite del modelo.
10 ejemplos explicados de fusión (cambio de estado)
Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.
Fundir hielo a 0 °C
Q=167 kJ.
Problema: ¿Cuánta energía funde 0,50 kg de hielo a 0 °C? Usa Lf=334 kJ/kg.
- Datos: m=0,50 kg; Lf=334 kJ/kg.
- Principio: Q=mLf.
- Sustitución: Q=0,50×334.
- Cálculo o razonamiento: =167.
- Resultado: Q=167 kJ.
- Interpretación: La energía cambia la fase; la temperatura permanece aproximadamente en el punto de fusión.
Masa fundida
m=0,20 kg.
Problema: Se entregan 66,8 kJ a hielo a 0 °C.
- Datos: Q=66,8 kJ; Lf=334 kJ/kg.
- Principio: m=Q/Lf.
- Sustitución: m=66,8/334.
- Cálculo o razonamiento: =0,20.
- Resultado: m=0,20 kg.
- Interpretación: El cálculo supone que toda la energía se usa en la fusión.
Calentar y fundir
Qtotal=35,5 kJ.
Problema: 0,10 kg de hielo a −10 °C se lleva a agua a 0 °C; c_hielo=2,1 kJ/(kg·K).
- Datos: m=0,10; ΔT=10 K; c=2,1; Lf=334.
- Principio: Qtotal=mcΔT+mLf.
- Sustitución: Q=0,10×2,1×10+0,10×334.
- Cálculo o razonamiento: 2,1+33,4=35,5.
- Resultado: Qtotal=35,5 kJ.
- Interpretación: Primero sube la temperatura del sólido y luego ocurre el cambio de fase.
Solidificación
Se liberan 100,2 kJ.
Problema: 0,30 kg de agua se solidifican a 0 °C.
- Datos: m=0,30; Lf=334 kJ/kg.
- Principio: El sistema libera Q=mLf.
- Sustitución: Q=0,30×334.
- Cálculo o razonamiento: =100,2.
- Resultado: Se liberan 100,2 kJ.
- Interpretación: Para el sistema, el cambio de energía por calor tiene signo negativo.
Meseta de temperatura
Aparece una meseta térmica.
Problema: Una sustancia pura recibe calor y su temperatura se mantiene constante mientras se funde.
- Datos: Presión fija y coexistencia de fases.
- Principio: La energía latente reorganiza la fase.
- Sustitución: Q aumenta sin elevar T durante la transición ideal.
- Cálculo o razonamiento: Razonamiento.
- Resultado: Aparece una meseta térmica.
- Interpretación: En mezclas, la fusión puede ocurrir en un intervalo de temperaturas.
Punto de fusión y presión
No.
Problema: ¿Es el punto de fusión siempre un único valor universal?
- Datos: Material y presión no especificados.
- Principio: La temperatura de transición depende de presión y composición.
- Sustitución: Se deben declarar condiciones.
- Cálculo o razonamiento: Evaluación conceptual.
- Resultado: No.
- Interpretación: Las tablas suelen dar valores para sustancias puras a una presión definida.
Comparar materiales
El segundo requiere 2,5 veces más.
Problema: Dos masas iguales tienen Lf de 100 y 250 kJ/kg. ¿Cuál requiere más energía para fundirse?
- Datos: Misma masa; ambas en su punto de fusión.
- Principio: Q=mLf.
- Sustitución: Q₂/Q₁=250/100.
- Cálculo o razonamiento: =2,5.
- Resultado: El segundo requiere 2,5 veces más.
- Interpretación: El calor latente es una propiedad específica de la transición y las condiciones.
Energía restante
Quedan 16,6 kJ.
Problema: Se dan 50 kJ a 0,10 kg de hielo a 0 °C. Tras fundirlo, ¿cuánta energía queda para calentar agua?
- Datos: Qin=50 kJ; Qfusión=0,10×334=33,4 kJ.
- Principio: Qrestante=Qin−Qfusión.
- Sustitución: Qrestante=50−33,4.
- Cálculo o razonamiento: =16,6.
- Resultado: Quedan 16,6 kJ.
- Interpretación: Esa energía puede elevar la temperatura del agua líquida.
Confundir con fusión nuclear
No; son fenómenos distintos.
Problema: ¿Derretir un metal es fusión nuclear?
- Datos: Cambio sólido→líquido; núcleos sin transformar.
- Principio: La fusión de fase es un cambio físico; la nuclear une núcleos ligeros.
- Sustitución: Se comparan intenciones.
- Cálculo o razonamiento: Clasificación.
- Resultado: No; son fenómenos distintos.
- Interpretación: El título especifica “cambio de estado” para evitar la ambigüedad.
Potencia y tiempo
t=334 s≈5,6 min.
Problema: Un calentador ideal de 500 W entrega los 167 kJ necesarios para fundir hielo. ¿Cuánto tarda?
- Datos: E=167000 J; P=500 W.
- Principio: t=E/P.
- Sustitución: t=167000/500.
- Cálculo o razonamiento: =334.
- Resultado: t=334 s≈5,6 min.
- Interpretación: En la práctica tarda más por pérdidas y por calentar el recipiente.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
0,25 kg con Lf=200 kJ/kg. Halla Q.
Comprobar respuesta
Respuesta: 50 kJ
Q=mLf.
Ejercicio 2
Q=100 kJ y Lf=250 kJ/kg. Halla m.
Comprobar respuesta
Respuesta: 0,40 kg
m=Q/Lf.
Ejercicio 3
¿Cambia T durante la fusión ideal de una sustancia pura?
Comprobar respuesta
Respuesta: Permanece aproximadamente constante
La energía cambia la fase.
Ejercicio 4
¿Fundir y solidificar tienen igual magnitud de calor latente?
Comprobar respuesta
Respuesta: Sí, con signo opuesto para el sistema
La dirección cambia.
Ejercicio 5
¿Es lo mismo que fusión nuclear?
Comprobar respuesta
Respuesta: No
Una cambia de fase; la otra transforma núcleos.
Errores frecuentes
Error: Aplicar la fórmula sin comprobar que la sustancia esté en su punto de fusión a la presión indicada y no haya pérdidas apreciables.
Corrección: Declara primero las condiciones del proceso.
Si cambia una variable que el modelo supone fija, la relación deja de describir el caso.
Error: Aplicar Q=mLf antes de calentar el sólido hasta Tf o asignar unidad °C a Lf.
Corrección: usar masa y Lf en unidades compatibles, por ejemplo kg y J/kg.
Las unidades forman parte de la magnitud y permiten detectar sustituciones incoherentes.
Error: Confundir el cambio de estado con fusión nuclear.
Corrección: La energía cambia la fase sólida a líquida sin elevar apreciablemente la temperatura durante la coexistencia ideal.
La corrección conecta el cálculo con el fenómeno físico observable.
Error: Ocultar o cambiar el signo del resultado.
Corrección: Q es positivo al fundir el sistema y negativo al solidificar bajo la convención de calor entrante.
Debe declararse una convención y conservarla durante todo el procedimiento.
Error: Extender el modelo fuera de su intervalo útil.
Corrección: Indica el límite: mezclas y materiales impuros pueden fundirse en un intervalo y Tf depende de la presión.
Una fórmula puede ser exacta dentro de un modelo y aun así requerir cautela en un sistema real.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
¿Cuál es la relación principal de Fusión (cambio de estado)?
Pregunta 2 de 10
¿Qué condición debe comprobarse antes de aplicarla?
Pregunta 3 de 10
¿Qué unidad o referencia es esencial en este tema?
Pregunta 4 de 10
¿Cuál es la idea física correcta?
Pregunta 5 de 10
¿Qué error debe evitarse?
Pregunta 6 de 10
¿Cómo debe tratarse el signo?
Pregunta 7 de 10
¿Con qué tema conviene compararlo?
Pregunta 8 de 10
¿Qué limita el modelo?
Pregunta 9 de 10
¿Qué paso debe hacerse antes de sustituir números?
Pregunta 10 de 10
¿Cómo se cierra un resultado físico?
Resultado del test
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Preguntas frecuentes
La energía cambia la fase sólida a líquida sin elevar apreciablemente la temperatura durante la coexistencia ideal.
Cuando la sustancia esté en su punto de fusión a la presión indicada y no haya pérdidas apreciables.
usar masa y Lf en unidades compatibles, por ejemplo kg y J/kg.
la fusión de fase reorganiza partículas sin cambiar núcleos; la nuclear une núcleos ligeros.
Mezclas y materiales impuros pueden fundirse en un intervalo y Tf depende de la presión.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Fusión: cambio de sólido a líquido y ejemplos. https://www.ejemplode.com/fisica/fusion-cambio-de-estado/
Fuentes consultadas
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.5: Phase ChangesCambios de fase y calor latente.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.4: Heat Transfer, Specific Heat, and CalorimetryCalor, capacidad calorífica y calorimetría.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.1: Temperature and Thermal EquilibriumTemperatura, equilibrio térmico y ley cero.
- OpenStax University Physics Volume 2, 3.3: First Law of ThermodynamicsPrimera ley, energía interna, calor y trabajo.
- DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid FlowReferencia oficial complementaria de termodinámica y transferencia de calor.
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Editorial Ejemplode
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