Metaal koelt af, krimpt, en verplaatst massa. Energie?

[Tamme2015]

Hallo...
 
Het zal vast al ergens beschreven staan, maar ik kan er na enig zoeken nog niets over vinden.
 
Wikipedia:
"Bij de Hanzeboog, een spoorbrug over de IJssel bij Zwolle, die gebouwd is met één vast punt op de linkeroever en bestaat uit een ongeveer 1 kilometer lang stalen frame, zit aan de Zwolse kant van de brug een dilatatievoeg, ook wel compensatieinrichting genoemd, die een lengteverschil van bijna een meter kan opvangen."
 
Is het het mogelijk de uitzetting/krimp te gebruiken als energiebron? De krachten die werkzaam zijn lijken enorm gezien de rekening die ermee wordt gehouden bij bruggen en spoorrails e.d. Is het uberhaubt mogelijk deze krachten te weerstaan en wat gebeurt en dan met het materiaal?
 
Ik stel me een lange metalen staaf voor die bv mechanisch een tandrad via een versnellingsbak aandrijft met een generator, of in staat is door uitzetting en krimp een gewicht op te te tillen (bezien van elke kant van de staaf is er altijd een toename en een afname van afstand tot het bewegelijke punt). Je kunt dit gewicht laten vallen en de energie winnen. Als de staaf weer ' terug' is kun je weer aanhaken. Maar dit kan ook bij afkoeling. En daar zit een vraag verstopt.
 
Als bv metaal afkoelt en het krimpt, zou het iets op kunnen tillen. Daar onstaat dus potentiele energie. Maar waar komt dan deze energie vandaan?
 
 
 
Groet,
Tamme.
 
*)
Uitzettingscoëfficiënt van aluminium is 23,0.  Een aluminium staaf van 1 meter zal bij 1 graad temperatuurstijging 23 micrometer = 0,023 mm langer worden.
Polyamide heeft een uitzettingscoëfficiënt van 120. Keukenzout 40, lood 29, zink 36, ijzer 12.

[Michel Uphoff]

Is het het mogelijk de uitzetting/krimp te gebruiken als energiebron? De krachten die werkzaam zijn lijken enorm

 
Je zou een krimpende en weer expanderende staaf kunnen gebruiken als aandrijving. De energie daarvoor wordt geleverd door de thermische energie die de staaf verhit en weer vrijkomt als de staaf afkoelt. Externe energie dus, bijvoorbeeld van de Zon.
De krachten kunnen heel groot zijn, maar dat heeft niet met energie van doen. Energie krijg je pas als er een kracht en een weg is. W=F.s, pas als er sprake is van een kracht over een bepaalde afstand is er sprake van arbeid (Nm of J).
 
De hoeveelheid externe kinetisch energie die je zo kan opwekken is gering, want de kracht is weliswaar groot, maar de weg zeer klein. 
 
En staaf die a.g.v. verhitting uitzet heeft meer interne kinetische energie, de moleculen bewegen sneller en nemen zo externe energie (warmte van de Zon bijvoorbeeld) op en de staaf zet uit. Krimpt de staaf en tilt hij daarbij een gewicht op, dan wordt een deel van de in de staaf aanwezige moleculaire kinetische energie omgezet in potentiële energie bij het gewicht. Hoewel de staaf net zo snel afkoelt als zonder gewicht, zal er wat minder thermische energie door de staaf worden uitgestraald als er een gewicht aan hangt.
 
De staaf is (net als een uitgerekte veer) wat langer met het gewicht er aan. Hij krimpt dus minder dan een staaf zonder gewicht, en bevat nog elastische potentiële energie, die vrij komt als het gewicht losgemaakt wordt.

[Olof Bosma]

 
Als bv metaal afkoelt en het krimpt, zou het iets op kunnen tillen. Daar onstaat dus potentiele energie. Maar waar komt dan deze energie vandaan?
 

 
Een praktische toepassing van dit idee is een heteluchtmotor. Daar wordt alleen lucht gebruikt als medium en geen metaal. Hier is duidelijker zichtbaar waar de energie vandaan komt. Er moet bij deze motor tussen twee punten een temperatuurverschil in stand worden gehouden voor het opwarmen en afkoelen van de lucht. En dat kost altijd energie.