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title: "Fusión y ebullición: los cambios de estado"
book: "Física de primaria y secundaria"
subject: physics
language: es
chapter: 21
exercises: 11
source: https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/21-fusion-y-ebullicion-los-cambios-de-estado
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# Capítulo 21 — Fusión y ebullición: los cambios de estado

Hace años que sabes que el calor derrite el hielo y hace hervir el agua. Pero ahora tienes un [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) — y el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) trae una noticia asombrosa desde dentro del cubo de hielo que [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze): mientras el hielo [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze), la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) *se niega a moverse*. Vamos a mirar los viejos cambios de estado con ojos nuevos.

## 21.1 Los nombres formales

Los cambios de estado del agua reciben ahora sus nombres de mayores, que valen para cualquier sustancia y no solo para el agua. De [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid) a [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid): *fusión*. De [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) otra vez a [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid): *solidificación* (que en el agua llamamos congelación). De [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) a [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas): *ebullición* cuando ocurre deprisa y con burbujas grandes, y evaporación cuando ocurre en silencio desde la superficie. De [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas) otra vez a [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid): condensación. Todas las sustancias del mundo — el agua, el chocolate, el hierro, el oro — pueden jugar a este juego, cada una a sus propias [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

**Definición 21.1 (Punto de fusión).**

El *punto de fusión* de una sustancia es la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) a la que [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) — y también la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) a la que el [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) vuelve a [congelarse](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze). Para el agua es $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Cada sustancia tiene el suyo: el chocolate [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) cerca de $34\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) de la boca — eso no es casualidad, pregúntaselo a cualquier chocolatero), la cera de las velas cerca de $60\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ y el hierro solo a $1538\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Definición 21.2 (Punto de ebullición).**

El *punto de ebullición* de una sustancia es la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) a la que hierve. Para el agua es $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Cada sustancia tiene también el suyo — por eso una cocinera cuidadosa puede evaporar todo el agua mientras el aceite de la misma sartén sigue tranquilamente [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid).

**Ejemplo 21.3 (Leer el mundo con dos números).**

¿Por qué está sólida una tableta de chocolate en la estantería ($20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$) y líquida en tu bolsillo durante una excursión de verano ($35\,{}^{\circ}\mathrm{C}$)? Porque su [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point), cerca de $34\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, está *entre* los dos. Una sustancia está sólida por debajo de su [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point) y líquida por encima — hasta su [punto de ebullición](#def-g4-changes-of-state-boiling-point), donde se marcha hecha [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas). Dos números cuentan la historia entera de cualquier sustancia a cualquier [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

## 21.2 El termómetro cabezota

**Método 21.4 (Mirar cómo se derrite el hielo, bien mirado).**

1. llena un cuenco de hielo picado o de nieve y planta dentro el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) ; espera y lee: $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ;
2. lleva el cuenco a la cocina templada y lee el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) cada pocos minutos mientras el hielo [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) ;
3. sigue leyendo hasta mucho después de que haya desaparecido la última esquirla de hielo.

El informe: durante toda la fusión — con agua y hielo juntos en el cuenco — el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se queda cabezota en $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Solo cuando *el último* trocito de hielo se ha derretido empieza a subir la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

**Proposición 21.5 (La ley de la meseta).**

Mientras una sustancia está cambiando de estado — fundiéndose o hirviendo —, su [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se queda quieta en el hito, por mucho que trabaje el fogón. Todo el calor que llega se gasta en el propio cambio de estado y nada en subir. El [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid) y el [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) conviven en el [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point); el [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) y el [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas), en el [punto de ebullición](#def-g4-changes-of-state-boiling-point).

![Una olla de hielo sobre un fogón constante, contada por el termómetro: la temperatura sube, se detiene en 0\, C mientras el hielo se derrite, vuelve a subir y se detiene en 100\, C mientras el agua se evapora hirviendo. (La última subida roja pertenece al vapor.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-changes-of-state/fig-1b18a5a75dca.svg)

*Una olla de hielo sobre un fogón constante, contada por el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature): la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) sube, se detiene en $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mientras el hielo [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze), vuelve a subir y se detiene en $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mientras el agua [se evapora](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-evapcond) hirviendo. (La última subida roja pertenece al vapor.)*

![Un hervor a borbotones: dentro del líquido se forman burbujas de vapor de agua que revientan en la superficie — y, mientras tanto, el termómetro se queda quieto en el punto de ebullición.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-changes-of-state/img-2d214253a51f.jpg)

*Un hervor a borbotones: dentro del [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) se forman burbujas de vapor de agua que revientan en la superficie — y, mientras tanto, el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se queda quieto en el [punto de ebullición](#def-g4-changes-of-state-boiling-point).*

**Ejemplo 21.6 (La meseta en la cocina).**

Por eso el agua que hierve suavemente y la que hierve a borbotones cuecen la pasta igual de rápido: las dos ollas están exactamente a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ — la furiosa solo malgasta su calor de más fabricando vapor más deprisa. Y por eso una bebida con cubitos se queda a $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ hasta la última esquirla: el hielo que se funde clava la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) en el hito.

**Observación 21.7 (Un número que el ojo no ve).**

Sin [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature), nadie adivinaría la meseta: la olla parece cada vez más agitada, el cubo de hielo parece cada vez más tranquilo, y en los dos la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) está clavada. Es una victoria más de [medir](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/7-medir-longitudes#def-g2-measuring-length-measure) sobre parecer — y una de las primeras grandes sorpresas que los instrumentos le regalaron a la ciencia.

## 21.3 Cada sustancia conserva sus hitos

**Proposición 21.8 (Los hitos son marcas de identidad).**

El [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point) y el [punto de ebullición](#def-g4-changes-of-state-boiling-point) de una sustancia pura no cambian nunca: el agua [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) a $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ hoy, mañana, en un palacio o en una tienda de campaña. Los hitos forman parte de la identidad de la sustancia — tan bien guardada que un científico puede reconocer una sustancia desconocida midiendo dónde [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) y dónde hierve.

**Ejemplo 21.9 (La vela y la fundición).**

Una vela junto a la chimenea se desploma y gotea: la cera ha pasado su [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point), cerca de $60\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. En una fundición, los operarios vierten hierro [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) de un naranja incandescente como si fuera sopa — su horno ha pasado de $1538\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. El mismo juego, con hitos disparatadamente distintos: lo que la chimenea le hace a la cera, solo un horno se lo puede hacer al hierro. Y el oro se funde a $1064\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: los orfebres conocen ese número, con las manos si no en grados, desde hace miles de años.

![Hitos de algunas sustancias cotidianas, en grados Celsius (la recta está comprimida — la marca del hierro está de verdad quince veces más lejos que la del agua). Cada sustancia lleva siempre sus propios números.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-changes-of-state/fig-adae70558073.svg)

*Hitos de algunas sustancias cotidianas, en [grados Celsius](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) (la recta está comprimida — la marca del hierro está de verdad quince veces más lejos que la del agua). Cada sustancia lleva siempre sus propios números.*

## 21.4 Ejercicios

**Ejercicio 21.1 ★.**

Di el nombre formal: de [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid) a [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid); de [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) a [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid); de [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) a [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas) con burbujas grandes; de [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas) a [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) en una ventana fría.

**Solución de Ejercicio 21.1.**

Fusión; solidificación (congelación); ebullición; condensación.

**Ejercicio 21.2 ★.**

¿Cuáles son los dos hitos del agua, con sus [temperaturas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature)? ¿Y el [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point) del chocolate, más o menos?

**Solución de Ejercicio 21.2.**

[Punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point) $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, [punto de ebullición](#def-g4-changes-of-state-boiling-point) $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. El chocolate [se derrite](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/9-hielo-agua-vapor#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) cerca de $34\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ — la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) de la boca.

**Ejercicio 21.3 ★.**

Un cuenco contiene hielo y agua juntos, bien removidos. ¿Qué marca el [termómetro](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature)? ¿Qué marcará cinco minutos después, si todavía queda algo de hielo?

**Solución de Ejercicio 21.3.**

$0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ — y $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ todavía cinco minutos después: mientras el hielo y el agua conviven, la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) está clavada en el [punto de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point).

**Ejercicio 21.4 ★.**

Enuncia la ley de la meseta. ¿Adónde va el calor del fogón mientras el agua hierve, si la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) ya no sube?

**Solución de Ejercicio 21.4.**

Mientras una sustancia se funde o hierve, su [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature) se queda quieta en el hito. Todo el calor se gasta en el propio cambio de estado — en convertir el [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) en vapor — y nada en subir.

**Ejercicio 21.5 ★.**

La cera se funde cerca de $60\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. ¿Está una vela sólida o líquida: en un salón a $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; junto a una llama que la calienta a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; en un desván de verano a $35\,{}^{\circ}\mathrm{C}$?

**Solución de Ejercicio 21.5.**

Sólida a $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (por debajo de $60$); líquida a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (por encima de $60$); sólida todavía a $35\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ — aunque una tableta de chocolate en el bolsillo ya se habría derretido a esa [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

**Ejercicio 21.6 ★.**

La pasta se cuece en agua que hierve suavemente. Papá pone el fuego al máximo y la olla hierve a borbotones. ¿Está ahora más caliente el agua? ¿Qué produce en su lugar el calor de más?

**Solución de Ejercicio 21.6.**

No está más caliente: las dos ollas están a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, la meseta de la ebullición. El calor de más solo fabrica vapor más deprisa — llama malgastada, misma pasta.

**Ejercicio 21.7 ★.**

En la gráfica de las mesetas del capítulo, ¿cómo puedes localizar los dos cambios de estado sin leer ni una sola palabra?

**Solución de Ejercicio 21.7.**

Por los dos tramos planos — las mesetas. Allí donde la curva corre horizontal mientras el fogón sigue calentando, hay un cambio de estado en marcha.

**Ejercicio 21.8 ★.**

El hierro se funde a $1538\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ y el oro a $1064\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Un horno trabaja a $1200\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: ¿cuál de los dos metales se vierte en él como si fuera sopa y cuál sigue [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid)? ¿Por cuántos grados se queda corto el horno con el otro?

**Solución de Ejercicio 21.8.**

El oro ($1064 < 1200$) se vierte; el hierro ($1538 > 1200$) sigue [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid). Al horno le faltan $1538 - 1200 = 338$ grados para llegar al hito del hierro.

**Ejercicio 21.9 ★.**

¿Por qué se mantiene igual de fría una bebida con cubitos hasta la última esquirla de hielo — y solo entonces empieza a templarse?

**Solución de Ejercicio 21.9.**

El hielo que se funde clava la bebida en $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: todo el calor que llega se gasta en fundir hielo y nada en templar la bebida. Solo cuando desaparece la última esquirla puede empezar a subir la [temperatura](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/15-la-temperatura-y-los-termometros#def-g3-temperature-thermometers-temperature).

**Ejercicio 21.10 ★★.**

Una científica recibe un [sólido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid) blanco desconocido. Descubre que se funde exactamente a $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ y que su [líquido](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-liquid) hierve exactamente a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. ¿Cuál es su mejor conjetura sobre la sustancia — y qué ley permite que los hitos sirvan de carné de identidad?

**Solución de Ejercicio 21.10.**

Su mejor conjetura: la sustancia es hielo — agua congelada. La ley de que los hitos son marcas de identidad: los [puntos de fusión](#def-g4-changes-of-state-melting-point) y de ebullición de una sustancia pura no cambian nunca, así que coincidir exactamente con los dos números del agua vale tanto como una firma.

**Ejercicio 21.11 ★★.**

Los alpinistas cuentan que, allá arriba en las grandes cumbres, el agua hierve estando *apenas* demasiado caliente para tocarla — y que su té nunca sale bien. ¿Qué certeza cotidiana sobre el agua hirviendo se viene abajo allí arriba? (La razón se esconde en el propio [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air), y un capítulo posterior sobre la presión del [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) la atrapará.)

**Solución de Ejercicio 21.11.**

La certeza de que el agua hierve siempre a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Allá arriba en una cumbre hierve bastante por debajo — caliente, pero no a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ —, así que ese agua “hirviendo” está demasiado fría para hacer bien el té. La culpable es el [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) enrarecido, que aprieta menos sobre el agua, como enseñará el capítulo de la presión del [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air).