Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Ciências
Ensino Fundamental, 9º Ano
Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
,
Ciências 9º Ano do Ensino Fundamental
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?
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?
Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns
conceitos fundamentais da Física ...
,
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.
Imagem: Almirante Harley D. Nygren / domínio
público.
Sólido
Imagem: kkic / GNU Free Documentation
License.
Imagem: Kevin Saff / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.0 Generic.
Os principais são:
Líquido Vapor
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Sólido
Imagem: Benjah-bmm27 / domínio público.
Sólido
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.
A força de atração é
Ex.: Bola de bilhar.
maior que a força de
repulsão entre suas
moléculas
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.
Imagem: Stanton McCandish / GNU Free
Documentation License.
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
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.
Imagem: Walter J. Pilsak / GNU Free Documentation
License.
Líquido
Imagem: P99am / GNU Free Documentation License.
Líquido
Ocorre quando as moléculas já estão
um pouco mais dispersas em relação
à mesma matéria no estado sólido.
Substâncias no estado líquido têm
volume fixo, porém a sua forma pode
variar.
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Imagem: Jlpons / domínio público.
Vapor
Acontece quando as partículas que
formam a matéria estão bastante
afastadas, 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.
Imagem: Vantey / GNU Free
Documentation License.
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Imagem: Uwe Kils e Wiska Bodo / GNU Free Documentation License.
Mudanças de Estado Físico
Ex.: Água coexistindo nos três
estados físicos.
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...
,
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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)
Sólido (ordem)
Vaporização
Vapor ou gás (desordem)
Imagem: Prattflora / GNU Free
Documentation License.
Imagem: Tysto / domínio público.
Líquido
Condensação
(Liquefação)
Solidificação
Sublimação
Liberam calor
(transformações exotérmicas)
Imagem: P.wormer / GNU Free
Documentation License.
Fusão
,
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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 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, considera-se 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, considera-se a pressão atmosférica
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Diagrama de Mudança de Estado Físico
ÁGUA PURA
Temperatura (°C) a 1 atm
Líquido
+
Vapor
PE = 100°C
Sólido
Vapor
+
Líquido
PF = 0°C
– 10°C
Líquido
Sólido
Tempo
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Diagrama de Mudança de Estado Físico
ÁGUA + AÇÚCAR
Temperatura (°C) a 1 atm
Líquido
+
Vapor
∆TE
Sólido
Vapor
+
Líquido
∆TF
Líquido
– 15°C
Sólido
Tempo
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Diagrama de Mudança de Estado Físico
MISTURAS EUTÉTICAS
Líquido
Temperatura (°C) a 1 atm
+
Vapor
∆TE
Vapor
Sólido
+
Líquido
TF
Líquido
– 15°C
Sólido
Misturas Eutéticas são
misturas que mantêm sua
temperatura constante
durante a
fusão/solidificação.
Tempo
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Diagrama de Mudança de Estado Físico
MISTURAS AZEOTRÓPICAS
Líquido
Temperatura (°C) a 1 atm
+
Gasoso
TE
Vapor
Sólido
e
Líquido
∆TF
– 15°C
Sólido
Líquido
Misturas Azeotrópicas são
misturas que mantêm sua
temperatura constante
durante a
vaporização/condensação.
Tempo
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Temperatura T
Temperatura 3T
Imagem: Egmason / Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported.
Influência da Pressão
Pressão e Temperatura são grandezas diretamente proporcionais,
assim, quanto MAIOR A PRESSÃO, MAIOR A TEMPERATURA DE
EBULIÇÃO.
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Influência da Altitude
altitude
pressão maior
pressão menor
8.844 m
Monte
Everest
3.640 m
LaPaz
2.203 m
Cidade do México
0m
Recife
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!
La Paz: 87 ºC
3600 m
Quito: 90 ºC
EXEMPLO:
2850 m
1100 m
São Paulo: 98 ºC
750 m
Santos: 100 ºC
Nível do mar
0m
Altitude
Brasília: 96 ºC
,
Pressão
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
O Diagrama de Fases
Pc
pC
1
Líquido
Sólido
PT
pT
2
Gás
Vapor
3
0
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
TT
TC
Mapa de Pressões e
Temperaturas que
indica os Estados
Físicos 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
Temperatura
Estados Físicos.
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
O que representa cada curva?
Pressão
Imagem: Darren Hester / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.5 Generic.
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.
Pc
pC
Sólido
1
PT
pT
0
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
2
Gás
Vapor
3
Ex.: O gelo derretendo ou a água
congelando
Líquido
TT
TC
Temperatura
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
O que representa cada curva?
CURVA 2 -
Imagem: John M. Evans/USGS-USA Gov / domínio
público.
Pressão
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.
Pc
pC
Sólido
1
PT
pT
0
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
2
Gás
Vapor
3
Ex.: A água evaporando ou a
precipitação da chuva.
Líquido
TT
TC
Temperatura
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
O que representa cada curva?
CURVA 3:
Ex.: O gelo seco virando “fumaça”
ou o CO2 sendo transformado em
gelo seco.
Pressão
Imagem: Nevit / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported.
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).
Pc
pC
Sólido
1
Líquido
PT
pT
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
Gás
Vapor
3
0
2
TT
TC
Temperatura
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Pressão
Pontos-Conceitos Importantes
PT: PONTO TRIPLO:
Sólido
pT
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.
Líquido
PT
Gás
Vapor
0
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
TT
Temperatura
,
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influenciam na mudança dos estados físicos
Pressão
Pontos-Conceitos Importantes
PC
pC
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.
Líquido
Sólido
Gás
Vapor
TC
0
Temperatura
Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima
Afinal, existe diferença entre VAPOR e GÁS?
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
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.
Imagem: Erich Ferdinand / Creative Commons Attribution 2.0 Generic.
Qual a diferença entre VAPOR
e
GÁS?
VAPOR: Estado Físico que
,
Imagem: Krish Dulal / GNU Free Documentation License.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Qual a diferença entre VAPOR
e GÁS?
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.
,
Diagrama de Fases da
Água
No Ponto Triplo, temos:
TT = 0,01ºC e
pT = 4,579 mmHg (0,006 atm).
P(mmHg)
Água
líquida
760
4,579
Ponto triplo
Água
sólida
Água
vapor
0 0,01
100
t(ºC)
Imagem: Uwe Kils e Wiska Bodo / GNU Free
Documentation License.
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
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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Estados físicos da matéria e fatores que
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/wpcontent/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.
Imagem: ArnoldReinhold / GNU Free Documentation
License.
Ao nível do mar, nas panelas abertas, a água
ferve a uma temperatura próxima de 100ºC.
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Imagem: Karl Gruber / Creative
Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported.
Imagem: Wikinaut / GNU Free
Documentation License.
Curiosidade:
A panela de
Pressão
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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influenciam na mudança dos estados físicos
Cuidados com a Panela de Pressão
1 – Só adquira panelas de
pressão de lojas. Nunca
de ambulantes.
4 – Observe a panela
enquanto
estiver no fogo,
verificando se a
válvula de pressão está
funcionando
normalmente.
2 – Coloque os condimentos.
Tempero e verduras após a
utilização da pressão
no alimento.
5 – Posicione o cabo da
panela para o interior do
fogão.
7 – Lave e guarde
separadamente a
borracha e a tampa da
panela.
3 – Siga a indicação de
volume de alimento e água
indicado no manual
de instrução da panela.
6 – Remova os resíduos de
Gordura da válvula para não
ocorrer obstrução.
Siga essas orientações
e Evite Acidentes.
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Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
,
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Exercício 01
Observe os seguintes fatos:
Resolução
Sublimação
I – Uma pedra de naftalina deixada no armário.
II – Uma vasilha com água deixada no freezer.
Solidificação
III – Uma vasilha com água deixada no fogo.
Vaporização
IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido.
Fusão
Nestes fatos, estão relacionados corretamente os seguintes
fenômenos:
a) I
b) I
c) I
d) I
e) I
–
–
–
–
–
sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão.
sublimação, II – solidificação, III – fusão, IV – vaporização.
fusão, II – sublimação, III –vaporização, IV – solidificação.
vaporização, II- solidificação, III – fusão, IV – sublimação.
vaporização, II – sublimação, II –fusão, IV – solidificação.
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mudança dos estados físicos
Exercício 02
(UFRJ) Podemos classificar como processo
endotérmico e exotérmico, respectivamente, as
mudanças de estado:
a)
b)
c)
d)
e)
liquefação e solidificação.
condensação e sublimação.
solidificação e evaporação.
fusão e liquefação.
evaporação e fusão.
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
CIÊNCIAS, 9º ANO do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na
mudança dos estados físicos
Exercício
03
(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)
Y
X
X
Y
d)
X
Y
Y
X
e)
Y
X
X
Y
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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/exercicios-resolvidos/exercicios-resolvidos-de-fisica/calorimetria
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Estados físicos da matéria e fatores que
influenciam na mudança dos estados físicos
Obrigado pela
Atenção!
,
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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,
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• 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.
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Tabela de Imagens
n° do direito da imagem como está ao lado da foto
slide
3a
3b
3c
4a
4b
5a
5b
Almirante Harley D. Nygren / domínio
público.
kkic / GNU Free Documentation License.
Kevin Saff / Creative Commons AttributionShare Alike 2.0 Generic.
Benjah-bmm27 / domínio público.
Stanton McCandish / GNU Free
Documentation License.
P99am / GNU Free Documentation License.
6a
Walter J. Pilsak / GNU Free Documentation
License.
Jlpons / domínio público.
6b
Vantey / GNU Free Documentation License.
7
Uwe Kils e Wiska Bodo / GNU Free
Documentation License.
link do site onde se conseguiu a informação
Data do
Acesso
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sea_ice_te
rrain.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jezioro_Dy
brzyk.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yellowston
e_Steam.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodiumchloride-3D-ionic.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Striped_8_
ball.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquidwater-and-ice.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stilles_Min
eralwasser.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gaz_molec
ules.gif
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oxygen_cy
linders_for_MRI_room.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iceberg.jpg
24/10/2012
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8b
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Prattflora / GNU Free Documentation
License.
Tysto / domínio público.
P.wormer / GNU Free Documentation
License.
Egmason / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported.
Darren Hester / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.5 Generic.
John M. Evans/USGS-USA Gov / domínio
público.
Nevit / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported.
Erich Ferdinand / Creative
Commons Attribution 2.0 Generic.
Krish Dulal / GNU Free Documentation
License.
Uwe Kils e Wiska Bodo / GNU Free
Documentation License.
link do site onde se conseguiu a informação
Data do
Acesso
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ice_cube_t 24/10/2012
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http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Temperatu
re_Pressure_Law.svg
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%A1gua.jpg
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24/10/2012
24/10/2012
24/10/2012
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ArnoldReinhold / GNU Free Documentation http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pot.agr.jpg 24/10/2012
License.
28a Wikinaut / GNU Free Documentation
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pressure_c 24/10/2012
License.
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28b Karl Gruber / Creative Commons Attribution- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:K%C3%BCc 24/10/2012
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henmuseum_4917.jpg