Densità rame
Quanto vale la densità del rame in chilogrammi al metro cubo (kg/m3)? Potreste esprimerne il valore anche in grammi al centimetro cubo (g/cm3) e in chilogrammi al decimetro cubo (kg/dm3), e spiegarmi come si passa da un'unità di misura all'altra?
Mi confermate che la densità del rame dipende soprattutto dalla temperatura? Eventualmente sapreste dirmi come cambia e se esiste una formula con cui poterla calcolare?
La densità del rame dipende soprattutto dalla temperatura, e a 20 °C è pari a 8960 chilogrammi al metro cubo (kg/m3)
In altri termini 1 metro cubo di rame a temperatura ambiente ha una massa di 8960 chilogrammi, pari a 8,96 tonnellate.
Tra tutti i metalli il rame è il migliore conduttore di elettricità dopo l'argento ed è molto apprezzato per la sua duttilità, per la sua robustezza e per la sua resistenza alla corrosione, caratteristiche per le quali è tra i metalli più usati.
Tra le altre cose il rame si mescola facilmente con molti altri elementi, dunque trova largo impiego nella produzione di leghe diverse a seconda degli scopi; quelle più conosciute sono l'ottone e il bronzo, ma in realtà esistono più di mille leghe differenti contenenti rame!
Densità del rame in g/cm3 e in kg/dm3
Solitamente si preferisce esprimere la densità in chilogrammi al metro cubo (kg/m3), cioè usando le due unità di misura fondamentali per massa e volume del Sistema Internazionale. Nonostante ciò molti libri di testo esprimono la densità:
- in grammi al centimetro cubo (g/cm3);
- chilogrammi al decimetro cubo (kg/dm3).
La densità del rame in grammi al centimetro cubo è di 8,96 g/cm3
e ha lo stesso valore numerico della densità del rame in kg/dm3
I precedenti valori si ottengono moltiplicando per 0,001, o equivalentemente dividendo per 1000, la densità del rame espressa in kg/m3, infatti con il solito metodo per svolgere le equivalenze si ottiene:
Densità del rame e temperatura
La densità del rame dipende principalmente dalla temperatura e, nello specifico, diminuisce all'aumentare della temperatura e aumenta al diminuire della temperatura.
Ciò avviene perché un cambiamento di temperatura induce una variazione del volume, dovuto al fenomeno fisico della dilatazione volumica. In particolare:
- se la temperatura aumenta, aumenta anche il volume;
- se la temperatura diminuisce, diminuisce anche il volume.
Poiché la densità di un materiale 
è definita dal rapporto tra massa 
e volume 
è chiaro che, a parità di massa, un aumento del volume (dovuto a un innalzamento della temperatura) induce una diminuzione della densità; viceversa, una diminuzione del volume (dovuta a un abbassamento della temperatura) comporta un aumento della densità.
Con queste premesse vediamo come calcolare la densità del rame al variare della temperatura.
Indichiamo con:
• 
la densità del rame a 20 °C,
• 
la densità del rame alla temperatura 
,
• 
la variazione di temperatura.
La densità del rame alla temperatura è data da
dove 
è il coefficiente di dilatazione volumica del rame, che è pari a 0,000051 °C-1
A titolo di esempio calcoliamo la densità del rame a 10 °C.
La densità del rame a 20 °C è di 8960 kg/m3, pertanto
La temperatura è di 10 °C
pertanto la variazione di temperatura è di -10 °C
Sostituiamo nella formula per la densità in funzione della temperatura:
![ρ_(10) = (8960 (kg)/(m^3))·(1)/(1+[(5,1×10^(-5) °C^(-1))·(-10 °C)]) = (8960 (kg)/(m^3))·(1)/(1+(-5,1×10^(-4))) = (8960 (kg)/(m^3))·(1)/(0,999358) ≃ ; ≃ 8964,6 (kg)/(m^3)](/images/joomlatex/1/8/186b3740be0b8cff54a2567d1043b399.gif)
Abbiamo dunque ricavato che la densità del rame a 10 °C vale circa 8964,6 kg/m3, ed è di circa 4,6 kg/m3 maggiore rispetto alla densità a 20 °C.
Densità e peso specifico del rame
Per concludere osserviamo che in base alla scelta dell'unità di misura si può ottenere un valore numerico della densità uguale a quello del peso specifico, e ciò induce a far confusione tra i due concetti ben distinti di densità e peso specifico.
Se vuoi far chiarezza, puoi leggere:
- la spiegazione sulla differenza tra densità e peso specifico;
- l'approfondimento sul peso specifico del rame.