Este trabalho analisou a percepção de estudantes do 2o e 3o anos do Ensino Médio quanto à representação sub-microscópica de processos de mudança de estado físico de diferentes materiais. A sequência didática desenvolvida iniciou-se pela leitura de um texto, seguindo de uma aula experimental sobre pontos de fusão e ebulição de substâncias puras e misturas. Após discussões coletivas sobre os resultados coletados, foi proposto que os estudantes elaborassem imagens sub-microscópicas sobre mudança de estado físico. A princípio houve dificuldade dos estudantes exporem seus modelos e as representações no sub-micro nessa fase, além de simples, apresentavam erros conceituais, tais como: a posição espacial das partículas ou a indistinção entre substância e mistura, na representação. Na segunda fase da pesquisa, após discussões sobre as imagens produzidas, foi elaborada uma animação por grupo, tendo sido identificada uma evolução considerável dos modelos expressos por apresentarem características mais consistentes cientificamente, como também o discurso dos estudantes tornou-se mais coerente e seguro. Recomendamos que sejam criadas oportunidades para que os estudantes construam modelos sobre fenômenos, pois favorece a percepção de suas dificuldades conceituais e contribui para que desenvolvam concepções escolares mais próximas daquelas aceitas pela comunidade científica.