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

Fusión y congelación: el papel térmico de cambiar de fase: mini glosario y unidades

Este glosario explica ocho grupos de términos con una cuenta original en cada uno. Sirve para leer un artículo, un perfil o una cifra de nieve sin intercambiar temperatura, energía y masa. Las entradas numéricas son educativas, sin mediciones o previsiones atribuidas. Usaremos calor de fusión aproximado 334000 J/kg y capacidades constantes cuando se indiquen. El símbolo kg significa kilogramo;J, julio;W, vatio;K, kelvin. Cada cuenta conserva sus condiciones: una equivalencia correcta no demuestra que el proceso haya ocurrido en un lugar concreto ni cuánto tiempo tardó. Los términos relacionados y límites aparecen al final para completar la lectura.

1. Fusión y calor latente

Fusión es pasar de hielo a líquido. Calor latente de fusión expresa la energía por masa que corresponde a ese cambio cerca del punto de fusión. Como referencia educativa,334000 J/kg equivalen a 334 kJ/kg. Para 15 g de hielo inicialmente a 0 °C, la energía de fase es 0,015×334000=5010 J, unos 5,01 kJ. Comprueba el inverso 5010/334000=0,015 kg. No hemos calentado antes hielo más frío o incluido recipiente y pérdidas. El resultado conserva la masa total de agua, si no sale material, pero cambia cuánto hay de sólido y líquido. No es una temperatura o una duración.

2. Congelación y energía liberada

Congelación es pasar de líquido a hielo. En el tramo inverso del control anterior,15 g de agua a 0 °C hasta hielo a 0 °C liberan 5010 J. El agua reduce su energía asociada al estado y el receptor la recibe si toda la transferencia termina en él. “Liberar” no significa crear energía. Para seguir el proceso hay que saber dónde se almacena o hacia dónde se transfiere. La cuenta supone que se inicia y completa la transformación. No predice el primer cristal. Si se exige hielo final más frío, todavía habrá que retirar energía adicional en otra etapa del balance.

3. Calor sensible y capacidad térmica

Calentamiento sensible cambia temperatura sin exigir cambio de fase. La capacidad específica indica energía por kilogramo y por grado de diferencia. Control propio:15 g de hielo de−4 a 0 °C, con 2100 J/(kg K), requieren 0,015×2100×4=126 J. Fundirlos después añade 5010 J, total 5136 J hasta líquido a 0 °C. Son dos destinos que se suman sin mezclarse. La capacidad térmica total de esa masa en el tramo sólido sería 31,5 J/K. No es la misma cantidad que 2100 J/(kg K):una ya incluye masa y la otra todavía no. Revisar unidades evita multiplicarla dos veces.

4. Grado Celsius, kelvin e intervalo

Una temperatura de−4 °C corresponde a 269,15 K;0 °C, a 273,15 K. La diferencia entre ambas es 4 K o 4 grados Celsius de intervalo. No se suma 273,15 a una diferencia térmica. NIST conserva esa relación entre escalas y el mismo tamaño de intervalo. Kelvin se escribe K, sin símbolo de grado.0 K tampoco significa punto de congelación:es otro origen de escala. Las conversiones permiten comparar números, sin garantizar que el aire, el hielo y una superficie tengan igual temperatura. Es necesario decir qué material se midió o se calculó antes de interpretar la cifra.

5. Masa por área, densidad y agua equivalente

Masa por área en kg/m² indica cuánto material corresponde a cada metro cuadrado. Densidad en kg/m³ relaciona masa y volumen. Control:3 kg/m² de nieve con densidad hipotética 150 kg/m³ ocupan 0,02 m,2 cm. La misma masa como líquido de 1000 kg/m³ ocupa 0,003 m,3 mm de agua equivalente. Es igualdad de masa, sin igualdad de profundidad geométrica. La densidad nival no se ha observado y no debe convertirse en regla fija. Tampoco el equivalente líquido significa que toda el agua haya salido del manto o llegado a un cauce;su destino requiere otro balance.

6. Energía, potencia y flujo por área

Energía se expresa en J. Potencia, en W, es energía por segundo. Un flujo por área en W/m² añade el soporte superficial. Si 125 W/m² netos se destinan a fusión durante 40 min, son 2400 s y 300000 J/m². Con hielo suficiente a 0 °C, podrían fundir aproximadamente 0,898204 kg/m². El flujo es una entrada educativa, no radiación solar observada. Si hay otros destinos o pérdidas, cambia el reparto. El control dimensional W×s=J muestra por qué un dato en vatios, sin duración, no entrega por sí solo una cantidad acumulada de agua fundida.

7. Fracción fundida y reserva disponible

Fracción fundida es la parte de una masa inicial que cambia de sólido a líquido. Control:2 g de hielo a 0 °C y 250 J exclusivos para fase. La demanda completa sería 668 J;la fracción 250/668≈0,3742515, es decir 37,425 %. Se funden aproximadamente 0,748503 g y quedan 1,251497 g sólidos. La suma recupera 2 g. Una fracción física de esa reserva queda entre cero y uno bajo este inventario;no se sigue fundiendo después de agotarla. La energía sobrante tendría otro destino. Tampoco un dato de fracción desconocido se puede sustituir por cero:ausencia de información no demuestra ausencia de transformación.

8. Tasa de transformación

Tasa indica cuánto cambia por unidad de tiempo. Si un control prescribe 0,0001 kg/(m² s) de hielo fundido durante una hora, la masa acumulada es 0,36 kg/m². Con densidad líquida 1000 kg/m³ equivale a 0,36 mm. Si todo el hielo parte de 0 °C, el flujo de fase asociado es 334000×0,0001=33,4 W/m². Son dos formas condicionadas de describir la misma tasa. No se ha determinado una tasa real del manto:se ha impuesto. Una cantidad acumulada y una tasa no se intercambian sin duración y convención temporal;una media tampoco cuenta necesariamente cuándo ocurrió cada parte.

9. Términos cercanos que conviene separar

Superenfriado describe líquido bajo 0 °C;su fase no se deduce solo del signo térmico. Nucleación es la iniciación de la formación de la nueva fase. Deposición pasa de vapor a hielo y evaporación, de líquido a vapor:usan otros balances. Un perfil ambiental aporta contexto, sin observar automáticamente el estado y transformación de cada partícula durante su caída.

10. Referencias numéricas y límites

Los valores 334 kJ/kg para fusión y 2,1 kJ/(kg K) para el hielo son referencias aproximadas adoptadas, cerca de las condiciones descritas, no rangos universales de cualquier agua. Presión, composición y estado pueden importar.1 kJ=1000 J;1 MJ=1000000 J. Mantén fase, temperatura, masa, área y tiempo junto a la respuesta. Los decimales de un ejercicio no acreditan precisión observacional.

Fuentes y lecturas recomendadas

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