Termodinámica y estabilidad · Última actualización: 2026-10-16

Fusión y congelación: el papel térmico de cambiar de fase: ejemplos reales y situaciones típicas

La nieve que se humedece, la lluvia que se congela y el hielo que crece en una nube no cuentan la misma historia. En los tres intervienen fases del agua, pero cambian el material, la trayectoria y el destino de la energía. Estos ocho ejemplos combinan contexto documental real con balances originales para practicar esa separación. Las cuentas usan calor de fusión 334000 J/kg y capacidades específicas constantes cuando se indican. Los números añadidos a un episodio se marcan como hipótesis: no son mediciones recuperadas de sus partículas. Ningún resultado aislado pronostica duración del proceso o condiciones de una localidad.

1. Nieve mediterránea y energía de deshielo

AEMET comunicó 86 cm de nieve en Vilafranca, Castellón, el 21 de enero de 2020 durante Gloria. Cálculo independiente: si ese espesor tuviese densidad uniforme hipotética 150 kg/m³, contendría 129 kg/m² de masa. Si todo fuese hielo inicialmente a 0 °C, fundirlo exigiría 43,086 MJ/m². Multiplicar 0,86 m×150 kg/m³ da masa por área; después se multiplica por 334000 J/kg. La densidad y la energía no fueron observadas en la nota. Tampoco se estima tiempo, porque no hay un flujo neto prescrito. El ejemplo enseña qué información necesita un espesor antes de convertirse en una demanda térmica.

2. Costa catalana: evolución y comparación educativa

El estudio de AEMET de febrero de 2018 describe nieve costera catalana, seguida de calentamiento y paso a lluvia con el frente cálido. Para practicar la lectura temporal, usa dos perfiles distintos y propios: a 0/1000 m, temperatura 2/−2 °C inicialmente y 4/0 °C después. Con rectas en altura, el cero pasa de 500 a 1000 m. Son raíces del esquema, sin atribución al episodio. No calculan fracción fundida ni demuestran cuánto se acumuló. Mantener observación y ejercicio separados permite relacionar una evolución documentada con una operación matemática sin inventar el sondeo que no estamos utilizando.

3. Un mosaico de precipitación, no un reloj

NWS La Crosse explica el 1 de diciembre de 2007 mediante un corte espacial norte–sur: distintos sectores presentaban lluvia, lluvia engelante, gránulos de hielo y nieve. No es una secuencia temporal de una estación. Control energético aparte: congelar por completo 2 mg de líquido que ya está a 0 °C libera 0,668 J. Comprueba que 2 mg=0,000002 kg. Esa demanda de transferencia no indica dónde ocurrió cada fase en el caso real. El ejemplo distingue cómo se organiza la documentación espacial y qué puede obtenerse de una masa prescrita, sin convertir un dibujo de regiones en la historia de una sola gota.

4. Agua superenfriada recogida por hielo

El crecimiento por captura de gotitas superenfriadas puede añadir hielo a una partícula: se conoce como riming. Control propio a presión aproximadamente constante:2 g de líquido a−5 °C terminan como hielo a 0 °C, con capacidad líquida 4180 J/(kg K). La congelación aporta 668 J, pero elevar el material hasta 0 °C utiliza 41,8 J; la energía neta que sale del agua es 626,2 J. Es un balance entre estados prescritos, sin calcular nucleación o velocidad de crecimiento. No toda la energía latente tiene que ir inmediatamente al aire; hay que conservar el receptor y el resto del sistema para seguir su destino.

5. Granizo mediterráneo y una esfera hipotética

AEMET describe granizo en Marbella y Mijas en la fase final de Gloria, la noche del 24 al 25 de enero de 2020. Modelo independiente: esfera de hielo de radio 5 mm y densidad 900 kg/m³. Su masa es aproximadamente 0,471239 g; fundirla a 0 °C requiere 157,394 J. Si parte de−5 °C y se usa capacidad 2100 J/(kg K), el total hasta líquido a 0 °C aumenta a 162,342 J. No son tamaño, densidad o energía medidos en esos granizos. La esfera es una geometría educativa, sin asegurar forma, burbujas, tiempo de caída o tasa de fusión de partículas reales.

6. Congelación parcial sobre una superficie

Supón 1 g de agua líquida a 0 °C, sin pérdidas de masa, y una extracción neta de 100 J destinada solo a congelación. Podrían solidificarse 100/334000≈0,000299401 kg, unos 0,299401 g. Quedarían 0,700599 g líquidos. La suma conserva 1 g. No se ha afirmado que un pavimento real extraiga 100 J, ni que su temperatura sea la del aire. Para un caso real se necesita estado superficial, intercambio y agua disponible. El control separa el inventario de fase de una advertencia meteorológica y evita tratar el aire bajo cero como prueba de transformación instantánea de todo el líquido.

7. Espesor que cambia sin perder hielo

Un manto educativo contiene 6 kg/m² de nieve. Con densidad 100 kg/m³ ocupa 0,06 m, o 6 cm; si se compacta hasta 200 kg/m³ conservando masa, ocupa 3 cm. La reducción de espesor no ha necesitado fusión en ese balance. En otro escenario, fundir 1 kg/m² de hielo a 0 °C demandaría 334000 J/m² y reduciría masa sólida a 5 kg/m². Ambos procesos pueden intervenir, pero medir únicamente profundidad no los separa. Harían falta masa, densidad y evolución para atribuir una disminución observada. Tampoco la masa fundida determina por sí sola agua exportada: el líquido puede quedar almacenado.

8. Un balance neto nulo con cambios reales

Prescribe 60 W/m² durante dos horas para fusión: aporta 432000 J/m² y podría fundir aproximadamente 1,293413 kg/m² de hielo a 0 °C. Después,−30 W/m² durante cuatro horas retira 432000 J/m² y podría congelar la misma masa de líquido a 0 °C, si está disponible y la transformación se inicia. El intercambio neto de los dos tramos es cero, aunque hubo cambio en ambos. No describe una noche o jornada real: omite otros destinos y prescribe el flujo neto del proceso. La suma diaria por sí sola no recupera la secuencia de fases.

9. Cómo reconocer qué se ha demostrado

En cada caso identifica fuente, lugar, fecha, variable medida e hipótesis añadidas. Un espesor observado no es una energía medida; un relato de fase no es la trayectoria de todas las partículas. Mantén desconocidos los tamaños o flujos ausentes. Las cuentas son comprobaciones condicionales que ayudan a formular la siguiente pregunta y a seleccionar observaciones útiles.

10. Errores comunes y unidades

Fusión usa hielo→líquido; congelación, líquido→hielo. No confundas esos procesos con evaporación o deposición de vapor.1 mg=10−6 kg;1 MJ=106 J;1 W=1 J/s. Temperatura de aire, material y superficie pueden ser distintas. Más decimales no convierten una entrada hipotética en una observación.

Fuentes y lecturas recomendadas

J+A♾️ · Artículo revisado y ampliado en WikiMeteo.es