Estados Físicos

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Ciências da Natureza e suas
Tecnologias ‐ Ciências
Ensino Fundamental, 9º Ano
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Vamos começar este estudo fazendo
algumas perguntas ...
1. É possível uma substância
estar em mais de um
estado físico ao mesmo
tempo?
Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns
conceitos fundamentais da Física ...
2. Existe alguma diferença
entre Vapor e Gás?
3. Por que conseguimos cozinhar o
alimento mais rapidamente
utilizando uma panela de pressão?
4. Por que nas montanhas a
água ferve abaixo de 100ºC?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Estados Físicos da Matéria
Estados físicos da matéria ou fases são as diferentes formas
de como uma substância pode se apresentar no espaço.
Sólido Líquido Vapor
Os principais são:
Imagem: Almirante Harley D. Nygren / domínio
público.
Imagem: kkic / GNU Free Documentation
License. I
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Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
É quando os átomos das moléculas
constituintes da matéria estão em um
estado de agitação baixo, podendo ser
concentrados mais átomos em um
mesmo espaço físico. Possui forma e
volume fixos.
Ex.: Bola de bilhar.
Por exemplo, a bola de bilhar, pode ser
colocada em qualquer tipo de recipiente
que ela não tomará a forma do recipiente,
e o seu volume não vai aumentar ou
diminuir.
A força de atração é
maior que a força de
repulsão entre suas
moléculas
Sólido
Sólido
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Imagem: Stanton McCandish /  GNU Free
Documentation License.
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Líquido Ocorre quando as moléculas já estãoum pouco mais dispersas em relaçãoà mesma matéria no estado sólido.
Substâncias no estado líquido têm
volume fixo, porém a sua forma pode
variar.
A força de atração é
aproximadamente
igual à força de
repulsão entre suas
moléculas
Por exemplo, a água, se estiver em um
copo, toma a forma do copo, se estiver
na jarra, fica na forma da jarra.
Ex.: Água.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Vapor Acontece quando as partículas queformam a matéria estão bastanteafastadas, dispersas no espaço. Por isso,
elas podem ter a forma e o volume
variáveis.
A força de atração
é menor que a
força de repulsão
entre suas
moléculas
Por exemplo, o oxigênio pode ser
comprimido dentro de um cilindro e tomar a
forma desse cilindro.
Ex.: Oxigênio.
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Imagem: Vantey / GNU Free
Documentation License.
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Mudanças de Estado Físico
A influência de fatores
externos como Pressão e
Temperatura fazem a
matéria se apresentar ora
em um, ora em outro estado
físico.
 As mudanças de um estado
físico para outro recebem
denominações específicas...Ex.: Água coexistindo nos três
estados físicos.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Mudanças de Estado Físico
Absorvem calor
(transformações endotérmicas)
Liberam calor
(transformações exotérmicas)
Solidificação Condensação(Liquefação)
Sólido (ordem) Líquido
Fusão Vaporização
Sublimação
Vapor ou gás (desordem)
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Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Características Importantes nas Mudanças
de Estado Físico
Ponto de Fusão/Solidificação
• Ponto de Fusão (PF) é a temperatura em que
uma substância muda do estado sólido para o
estado líquido.
• Ponto de Solidificação (PS) corresponde ao
processo inverso, embora as temperaturas
sejam equivalentes.
Obs. O PF e o PS são obtidos em uma dada pressão. Quando esta não
é citada, considera­se a pressão atmosférica
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Características Importantes nas Mudanças
de Estado Físico
Ponto de Ebulição/Liquefação
• Ponto de Ebulição (PE) a temperatura em que
uma substância muda do estado líquido para o
estado de vapor.
• Ponto de Liquefação (PL) ou de Condensação
(PC) corresponde ao processo inverso, embora
as temperaturas sejam equivalentes.
Obs. O PE e o PL ou PC são obtidos em uma dada pressão. Quando
 esta não é citada, considera­se a pressão atmosférica
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
ÁGUA PURA
Temperatura (°C) a 1 atm
Tempo
Sólido
Sólido
+
Líquido
Líquido
+
Vapor
Vapor
PF = 0°C
PE = 100°C
Líquido
–
10°C
Diagrama de Mudança de Estado Físico
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
ÁGUA + AÇÚCAR
Temperatura (°C) a 1
atm
Tempo
Sólido
Sólido
+
Líquido
Líquido
+
Vapor
∆TE
–
15°C
∆TF
Vapor
Líquido
Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Temperatura (°C) a 1
atm
Tempo
Sólido
+
Líquido
Líquido
+
Vapor
MISTURAS EUTÉTICAS
∆TE
–
15°C
TF
Sólido
Vapor
Líquido
Misturas Eutéticas são
misturas que mantêm sua
temperatura constante
durante a fusão/
solidificação.
Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Temperatura (°C) a 1
atm
Tempo
Sólido
e
Líquido
Líquido
+
Gasoso
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–
15°C
∆TF
Sólido
Vapor
Líquido Misturas Azeotrópicas são
misturas que mantêm sua
temperatura constante
durante a vaporização/
condensação.
Diagrama de Mudança de Estado Físico
MISTURAS AZEOTRÓPICAS
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Influência da Pressão
Pressão e Temperatura são grandezas diretamente proporcionais,
assim, quanto MAIOR A PRESSÃO, MAIOR A TEMPERATURA DE
EBULIÇÃO.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Influência da Altitude
Quanto MAIOR a ALTITUDE,
MENOR a TEMPERATURA DE
EBULIÇÃO e vice-versa, visto que
Pressão e Temperatura são
grandezas diretamente
proporcionais. Por esse motivo, a
água ferve a uma temperatura
mais baixa nas montanhas do que
ao nível do mar!
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maior
pressão menor
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8.844 m
Recife
Cidade do  México
LaPaz
Monte
Everest
La Paz: 87 ºC
                        3600
m
Quito: 90 ºC
   2850 m
Brasília: 96 ºC
        1100 m
São Paulo: 98 ºC
           750 m
Santos: 100 ºC
Nível do mar                0 m
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EXEMPLO:
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
O Diagrama de Fases
Mapa de Pressões e
Temperaturas que
indica os EstadosFísicos em que uma
substância pura pode
se apresentar e suas
possíveis mudanças de
Estado Físico.
O Diagrama de
Fases é composto
por três curvas
que delimitam tais
Estados Físicos.
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Imagem produzida pelo  Prof. Leandro  Lima
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Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
O que representa cada curva?
CURVA 1 - CURVA DE FUSÃO - SOLIDIFICAÇÃO: fronteira entre os
estados SÓLIDO-LÍQUIDO. Ou seja, sobre essa curva (com os
respectivos valores de temperatura e pressão) a substância coexiste
naqueles Estados Físicos sofrendo FUSÃO ou SOLIDIFICAÇÃO.
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Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
Sólido Líquido
Vapor
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Ex.: O gelo derretendo ou a água
congelando
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
CURVA 2 - CURVA DE VAPORIZAÇÃO - CONDENSAÇÃO: fronteira
entre os estados LÍQUIDO-VAPOR. Ou seja, sobre essa curva a
substância coexiste naqueles Estados Físicos, sofrendo VAPORIZAÇÃO ou
CONDENSAÇÃO.
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Ex.: A água evaporando ou a
precipitação da chuva.
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O que representa cada curva?
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
CURVA 3: CURVA DE SUBLIMAÇÃO - RESSUBLIMAÇÃO: Fronteira
entre os estados VAPOR-SÓLIDO. Ou seja, sobre essa curva, a
substância coexiste naqueles Estados Físicos, sofrendo Sublimação ou
Ressublimação (Sublimação Reversa).
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Ex.: O gelo seco virando “fumaça”
ou o CO2 sendo transformado em
gelo seco.
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O que representa cada curva?
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Pontos-Conceitos Importantes
PT: PONTO TRIPLO:
Indica os valores de
pressão e temperatura nos
quais a substância coexiste
nos TRÊS ESTADOS
FÍSICOS (Sólido, Líquido e
Vapor). É o ponto em que
as três curvas se
interceptam.
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Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
Sólido Líquido
Vapor
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influenciam na mudança dos estados físicos
Pc: PONTO CRÍTICO: Indica o
limite que determina se a
substância é um vapor ou um
GÁS. Ele mostra a temperatura
crítica a partir da qual a
substância passa a ser um GÁS.
Afinal, existe diferença entre VAPOR e GÁS?
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Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
Sólido
Líquido
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Gás
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Pontos-Conceitos Importantes
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influenciam na mudança dos estados físicos
Qual a diferença entre
VAPOR e GÁS?VAPOR: Estado Físico
que é capaz de estar em
equilíbrio com o Estado
Líquido ou Sólido, ou
transformar-se nesses
estados a partir da
variação da Pressão ou
Temperatura.
Ex.: Quando colocamos água para
ferver numa chaleira, obtemos
água no estado de vapor.
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Ciências, 9º Ano Ensino Fundamental
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influenciam na mudança dos estados físicos
GÁS: Estado Físico que não
pode ser alterado apenas pela da
variação da Temperatura. Para
que haja mudanças no Estado
Físico de um gás, é necessário que
se varie a sua Pressão.
Ex.: O gás de cozinha (GLP – Gás Liquefeito de Petróleo).
Dentro do botijão, ele se encontra no estado líquido por
estar a altas pressões.
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Qual a diferença entre
VAPOR e GÁS?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
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influenciam na mudança dos estados físicos
Diagrama de Fases da
Água
No Ponto Triplo, temos:
TT = 0,01ºC e
pT = 4,579 mmHg (0,006 atm).
Com esses valores de
temperatura e pressão,
poderemos observar a água
simultaneamente nos três
estados: sólido (gelo), líquido
(água) e vapor (vapor d‛água).
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Água
líquida
Água
sólida
Água
vapor
Ponto triplo
solidificação
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influenciam na mudança dos estados físicos
Leia a tirinha
ao lado e dê
uma
explicação
para o fato
ocorrido.
Tirinha encontrada em:
http://meteoropole.com.br/site/wp‐content/
uploads/2011/10/agua‐evapora.jpg
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influenciam na mudança dos estados físicos
Curiosidade: A panela
de Pressão
Ao nível do mar, nas
panelas abertas, a água
ferve a uma
temperatura próxima de
100ºC.
Ao nível do mar, nas panelas abertas, a água
ferve a uma temperatura próxima de 100ºC.
Imagem: ArnoldReinhold / GNU Free Documentation
License.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Como o próprio nome sugere, na
panela de pressão, a pressão
interna é bem maior que a
externa, fazendo a temperatura
de ebulição da água aumentar,
passando a ser algo em torno de
120ºC.
Nessas condições, estaremos cozendo o
alimento a uma temperatura maior que
numa panela aberta, gastando, assim,
menos tempo para o cozimento.
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Curiosidade: A panela
de Pressão
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Cuidados com a Panela de Pressão
Siga essas
orientações e Evite
Acidentes.
1 – Só adquira panelas de
pressão de lojas. Nunca
de ambulantes.
2 – Coloque os condimentos.
Tempero e verduras após a
utilização  da pressão
no alimento.
3 –   Siga a indicação de
 volume de alimento e água
indicado no manual
de instrução da panela.
4 –   Observe a panela
enquanto
estiver no fogo,
verificando se a
válvula de pressão
está funcionando
normalmente.
5 – Posicione o cabo da
panela para o interior do
fogão.
6 – Remova os resíduos de
Gordura da válvula para não
ocorrer obstrução.
7 – Lave e guarde
separadamente a
borracha e a tampa da
panela.
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
CIÊNCIAS, 9º ANO
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
Vam
os
Exer
citar
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do Ensino Fundamental
Observe os seguintes fatos:
I – Uma pedra de naftalina deixada no armário.
II – Uma vasilha com água deixada no freezer.
III – Uma vasilha com água deixada no fogo.
IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido.
Nestes fatos, estão relacionados corretamente os seguintes
fenômenos:
a) I – sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão.
b) I – sublimação, II – solidificação, III – fusão, IV – vaporização.
c) I – fusão, II – sublimação, III –vaporização, IV – solidificação.
d) I – vaporização, II- solidificação, III – fusão, IV – sublimação.
e) I – vaporização, II – sublimação, II –fusão, IV– solidificação.
Exercício 01
Resolução
Sublimação
Solidificação
Vaporização
Fusão
a) I – sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão.
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
CIÊNCIAS, 9º ANO
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
(UFRJ) Podemos classificar como processo
endotérmico e exotérmico, respectivamente, as
mudanças de estado:
a) liquefação e solidificação.
b) condensação e sublimação.
c) solidificação e evaporação.
d) fusão e liquefação.
e) evaporação e fusão.
Exercício 02
Resolução
Um PROCESSO ENDOTÉRMICO é aquele
que necessita RECEBER calor para
acontecer Fusão, Vaporização e
Sublimação
Um PROCESSO EXOTÉRMICO é aquele
que necessita PERDER calor para
acontecer Solidificação, Condensação/
Liquefação e Ressublimação
d) fusão e liquefação.
do Ensino Fundamental
CIÊNCIAS, 9º ANO
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
(Covest-2000) Uma panela X, com água, e outra Y, com água salgada,
são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus conteúdos
encontram-se em ebulição. O gráfico que melhor descreve a
variação de temperatura (eixo das ordenadas) dos líquidos em
relação ao tempo (eixo das abscissas) durante a ebulição é:
a) b) c
)
d
)
e)
X
YX
Y X
Y X
Y X
Y
X
Y
Exercício 03
do Ensino Fundamental
CIÊNCIAS, 9º ANO
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
Extras
VÍDEO DO YOUTUBE
Calor específico
Link: http://www.youtube.com/watch?v=dLZVp4m49kA
 
Calorimetria
Link: http://www.youtube.com/watch?v=X_JR7OpoNxE
 
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Transferência de calor entre um metal e a água
Link: http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/heat_metal.html
 
Equilíbrio térmico
Link: http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/thermoEquiv.html
  
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
Capacidade térmica do calorímetro (Determinação)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_32.asp
CURIOSIDADES
Equivalente mecânico do calor
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/ET_05.asp
 
LISTAS DE EXERCÍCIOS
Cola da Web
Link: http://www.coladaweb.com/exercicios­resolvidos/exercicios­resolvidos­de­fisica/calorimetria
do Ensino Fundamental
Obrigado
pela Atenção!
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Bibliografia
• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.
Vol. 02. São Paulo: Editora FTD, 2010.
• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Ática,
2011.
• GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Saraiva, 2011.
• MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 02. São
Paulo: Editora Scipione, 2011.
• <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 13/06/2012.
• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.ciencia­cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 13/06/2012.
• <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 13/06/2012.
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do
Acesso
       
3a Almirante Harley D. Nygren / domínio
público.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Sea_ice_terrain.jpg
24/10/2012
3b kkic / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Jezioro_Dybrzyk.jpg
24/10/2012
3c Kevin Saff / Creative Commons Attribution‐
Share Alike 2.0 Generic.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Yellowstone_Steam.jpg
24/10/2012
4a Benjah‐bmm27 / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodium‐
chloride‐3D‐ionic.png
24/10/2012
4b Stanton McCandish /  GNU Free
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Striped_8_ball.jpg
24/10/2012
5a P99am / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquid‐
water‐and‐ice.png
24/10/2012
5b Walter J. Pilsak / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Stilles_Mineralwasser.jpg
24/10/2012
6a Jlpons / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Gaz_molecules.gif
24/10/2012
6b Vantey / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Oxygen_cylinders_for_MRI_room.jpg
24/10/2012
7 Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iceberg.
jpg
24/10/2012
Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do
Acesso
       
8a Prattflora / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Ice_cube_tray.jpg
24/10/2012
8b Tysto / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glass‐of‐
water.jpg
24/10/2012
8c P.wormer / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kettle.JPG 24/10/2012
15 Egmason / Creative Commons Attribution‐
Share Alike 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Temperature_Pressure_Law.svg
24/10/2012
18 Darren Hester / Creative Commons
Attribution‐Share Alike 2.5 Generic.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Ice_cubes_openphoto.jpg
24/10/2012
19 John M. Evans/USGS‐USA Gov / domínio
público.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:
Ciclo_da_%C3%A1gua.jpg
24/10/2012
20 Nevit / Creative Commons Attribution‐Share
Alike 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Dry_ice_9669_Nevit.jpg
24/10/2012
23 Erich Ferdinand / Creative
Commons Attribution 2.0 Generic.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Copper_Kettle.jpg
24/10/2012
24 Krish Dulal /  GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
LP_gas_cilinder.jpg
24/10/2012
25 Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iceberg.
jpg
24/10/2012
Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do
Acesso
       
27 ArnoldReinhold / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pot.agr.jpg 24/10/2012
28a Wikinaut / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Pressure_cooker.jpg
24/10/2012
28b Karl Gruber / Creative Commons Attribution‐
Share Alike 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
K%C3%BCchenmuseum_4917.jpg
24/10/2012