Fusión
La fusión en física es el paso de sólido a líquido o la unión de núcleos atómicos ligeros que libera energía en las estrellas.
En física, la fusión designa dos fenómenos distintos: el paso de una sustancia del estado sólido al líquido (fusión de un material, como el hielo que se derrite) y la unión de núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado (fusión nuclear), proceso que alimenta al Sol y a las demás estrellas. En ambos casos hay un intercambio de energía, pero a escalas completamente diferentes.
Fusión como cambio de estado
La fusión es el cambio de estado de sólido a líquido. Ocurre cuando una sustancia absorbe calor y sus partículas, que vibraban en posiciones fijas, ganan energía suficiente para romper la estructura ordenada. Es un proceso endotérmico. La temperatura a la que sucede, a una presión dada, es el punto de fusión, y durante la transformación la temperatura permanece constante: el calor se invierte en cambiar el estado, no en calentar.
El proceso inverso es la solidificación. El hielo, por ejemplo, funde a 0 °C a presión atmosférica normal.
Fórmula del calor de fusión
donde Lf es el calor latente de fusión, la energía necesaria para fundir 1 kg de sustancia en su punto de fusión. Para el hielo vale unos 334 kJ/kg (3,34 × 10⁵ J/kg).
| Sustancia | Punto de fusión |
|---|---|
| Mercurio | −38,8 °C |
| Agua (hielo) | 0 °C |
| Plomo | 327,5 °C |
| Hierro | 1 538 °C |
| Wolframio | 3 422 °C |
Fusión nuclear
En la fusión nuclear, dos núcleos ligeros se aproximan lo bastante como para vencer su repulsión eléctrica y unirse mediante la interacción nuclear fuerte. El núcleo resultante tiene menos masa que la suma de los iniciales; esa diferencia se libera como energía según E = m·c². Es el proceso contrario a la fisión, que divide núcleos pesados.
En el interior del Sol (unos 15 millones de kelvin en el núcleo), los protones se fusionan en cadena para formar helio. En la Tierra, la reacción más prometedora es la de deuterio y tritio:
Para lograrla hacen falta temperaturas del orden de 100 millones de grados, en las que la materia es un plasma, y confinarlo con campos magnéticos (tokamaks, como el proyecto internacional ITER, en construcción en Cadarache, Francia) o con láseres. En diciembre de 2022, la instalación NIF (Estados Unidos) logró por primera vez una ganancia de energía en el propio blanco: obtuvo 3,15 MJ de fusión con 2,05 MJ de láser incidentes, aunque sin contar la energía total consumida por la instalación.
Ventajas e inconvenientes
- El combustible, deuterio, abunda en el agua del mar.
- No emite gases de efecto invernadero ni puede provocar una reacción en cadena descontrolada.
- Produce residuos radiactivos de menor vida que la fisión, aunque no nulos.
- Su dificultad técnica sigue siendo muy alta; aún no hay un reactor comercial.
Otros usos de la palabra
Fuera de la física, «fusión» también se usa para la unión de empresas, la mezcla de géneros musicales o de tradiciones culinarias. En todos los casos se mantiene la idea de combinar elementos en uno solo.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuánto calor se necesita para fundir 250 g de hielo a 0 °C? (Lf = 334 000 J/kg)
Q = m · Lf = 0,250 · 334 000 = 83 500 J (83,5 kJ).
2. ¿Qué energía hace falta para llevar 100 g de hielo desde −10 °C hasta agua a 0 °C? (chielo = 2 100 J/(kg·K))
Calentar el hielo: 0,100 · 2 100 · 10 = 2 100 J. Fundirlo: 0,100 · 334 000 = 33 400 J. Total: 35 500 J.
3. Expresa en julios los 17,6 MeV de la reacción deuterio-tritio. (1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J)
E = 17,6 × 10⁶ · 1,602 × 10⁻¹⁹ ≈ 2,82 × 10⁻¹² J por reacción.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la fusión en física?
Puede ser el paso de sólido a líquido de una sustancia al calentarla, o la unión de dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado, liberando energía.
¿Por qué la temperatura no cambia mientras el hielo se funde?
Porque todo el calor absorbido se emplea en romper la estructura cristalina (calor latente de fusión) y no en aumentar la energía cinética de las moléculas.
¿Cuál es la diferencia entre fusión y fisión nuclear?
La fusión une núcleos ligeros, como el hidrógeno; la fisión divide núcleos pesados, como el uranio. Ambas liberan energía porque el núcleo final queda más ligado.
¿Por qué es tan difícil conseguir la fusión nuclear en la Tierra?
Porque los núcleos se repelen y hay que acercarlos con temperaturas de cientos de millones de grados, manteniendo el plasma confinado durante el tiempo suficiente sin que toque las paredes del reactor.
¿Es lo mismo fusión que derretir?
En el lenguaje cotidiano sí: derretir es fundir. En física, «fundir» se aplica sobre todo a sólidos cristalinos que cambian a líquido a una temperatura definida.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage.
- Krane, K. S. Introductory Nuclear Physics. Wiley.
Conceptos relacionados: estados del agua, sólido, líquido y gaseoso, temperatura, calor y energía.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Fusión». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/fusion/
