Căldura de fuziune, numită și entalpia de fuziune, este cantitatea de energie necesară pentru a transforma o substanță dintr-un solid într-un lichid. Odată ce un solid a atins temperatura la care se topește, temperatura sa nu continuă să crească în timp ce se topește, chiar dacă este expus aceleiași surse de căldură. În timp ce se topește, un solid continuă să absoarbă energie din sursa sa de căldură, ceea ce permite modificarea moleculară necesară pentru a se topi.
Când un solid este încălzit, temperatura acestuia crește până când atinge punctul de topire. Odată atinsă această temperatură, solidului trebuie să i se furnizeze energie suplimentară pentru a-l transforma într-un lichid. Căldura de fuziune se referă la energia necesară odată ce temperatura de topire este atinsă, dar nu la energia necesară pentru a încălzi solidul până la punctul său de topire.
Procesul de transformare a unui solid într-un lichid implică mai mult decât transformarea de fază observabilă pentru ochiul uman. La nivel microscopic, moleculele dintr-un solid se atrag unele pe altele, ceea ce le permite să rămână într-o formațiune relativ stabilă. Pentru a topi un solid, moleculele trebuie separate unele de altele, ceea ce înseamnă că substanța trebuie să primească energie suplimentară. Energia furnizată în timpul topirii este stocată de molecule ca energie potențială, mai degrabă decât energie cinetică, deoarece temperatura constantă în timpul topirii înseamnă că mișcarea moleculelor nu crește sau descrește în acest moment.
După ce substanța a fost complet transformată într-un lichid, temperatura acesteia începe din nou să crească. Face acest lucru până când se atinge punctul de fierbere, moment în care temperatura va rămâne din nou constantă în timp ce lichidul se transformă într-un gaz. Pentru această transformare, substanța necesită din nou energie suplimentară – de această dată denumită entalpia de vaporizare. Temperatura rămâne întotdeauna constantă în timpul schimbărilor dintre stările materiei: solid, lichid și gazos.
Căldura de fuziune necesară pentru a topi un solid depinde în mare măsură de puterea legăturii moleculare, astfel încât diferite substanțe necesită cantități diferite de căldură de fuziune pentru a se transforma în lichide. Cantitatea de energie necesară pentru a topi plumbul, de exemplu, este mai mică decât cantitatea necesară pentru a topi gheața în apă lichidă. Acest lucru se datorează faptului că căldura de fuziune nu ia în considerare temperatura necesară pentru a aduce substanța până la punctul său de topire, ci este măsurată doar ca cantitatea de căldură necesară pentru a transforma substanța în întregime într-un lichid odată ce atinge punctul său de topire.