No sé mucho sobre la posible composición química pero puedo darte ideas para generar la electricidad.

Efecto termoeléctrico

Un material termoeléctrico funciona calentando un lado del mismo cuando el otro está frío, entonces, la diferencia de temperatura entre ellos produciría un flujo constante de electricidad.
Además, si le das energía, un lado comienza a enfriarse cuando el otro lado aumenta su calor (transfiere calor). Para más información o cómo hacer un cálculo relacionado con él, ingrese a este lugar

dispositivo betavoltaico

Básicamente, este dispositivo produce energía cuando recibe radiación beta .
No estoy seguro de si esto se puede hacer de forma natural, pero, por ejemplo, existen baterías de diamante que pueden producir un bajo flujo de energía constante durante miles de años. Lamentablemente, con el tiempo, el material radiactivo comienza a perder su poder y la batería disminuye su voltaje con el tiempo. Citaré dos párrafos de aquí :

Estas baterías de diamantes radiactivos tendrían un propósito muy específico: baja potencia y vida útil extremadamente larga. Una batería AA no recargable estándar de veinte gramos almacena aproximadamente 13 000 julios y se agotará en aproximadamente 24 horas de funcionamiento continuo. Un diamante con un gramo de carbono-14 produciría 15 julios por día, mucho menos que una batería AA. Pero la potencia de salida de la batería de diamante es continua y no se detiene. La batería de diamante radiactivo seguiría produciendo un 50% de energía después de 5.730 años, que es la vida media del carbono-14 o aproximadamente el tiempo que ha existido la civilización humana. Durante este tiempo, la batería de diamante habría producido más de 20 millones de julios. Y produciría otros 10 millones durante los próximos 5.730 años.

Además, puedes ver este vídeo de cinco minutos .

Piezoelectricidad

Los elementos como el cuarzo tienen la capacidad de producir energía en sus polos opuestos cuando están bajo presión física (como cuando se aplastan o se comprimen). Además, si les das la energía tienen el efecto contrario, aumentan de tamaño mientras obtienen energía.

Efecto fotoeléctrico

Otra idea podría ser utilizar el efecto fotoeléctrico y producir una corriente eléctrica en función de la cantidad de luz que se reciba.

Un cristal piezoeléctrico puede convertir la deformación del cristal en electricidad. No es muy eficiente, pero puedes generar una chispa. Este es ahora el trabajo de algunos encendedores de quemadores de gas y algunos tipos de encendedores.

Un vatio de luz es una gran cantidad de luz, lo suficientemente útil como para iluminar una habitación. Hay un proyecto de paz para los mundos en desarrollo que consiste en establecer aldeas con una combinación de una pequeña celda solar, una batería y un LED de 1 vatio. Esto es suficiente para que los niños puedan hacer la tarea, los adultos pueden trabajar en la casa después del anochecer.

Para un cristal piezoeléctrico, debe proporcionar la energía para la luz. En un encendedor de estufa, golpeas el cristal con un martillo. (Es pequeño y accionado por resorte)

Si su cristal tiene una eficiencia del 10% en la conversión de alguna forma de energía mecánica en electricidad y tiene LED perfectos, debe suministrar 10 vatios de potencia. Esto equivale aproximadamente a levantar un litro (cuarto de galón) de agua un metro (yarda) cada segundo. Probablemente similar a hacer funcionar una rueca, una rueda de alfarero o batir mantequilla.

Una forma diferente, que requiere un poco de fantasía: Los cristales tienen la capacidad de almacenar la luz solar. Absorben la luz del sol durante el día y la liberan continuamente. El tiempo de liberación depende del grosor del cristal. Un cristal delgado dura solo unos minutos, uno grueso dura días. El tiempo de carga es más largo para cristales gruesos.

Iré completamente al pensamiento lateral en este;)

La magnetita es un cristal. En algunas circunstancias, también puede ser un imán permanente. Con un poco de movimiento de manos, podrías decidir que los cristales en tu historia son imanes bastante fuertes.

Con imanes permanentes, puede fabricar generadores, alternadores y dínamos eficientes. Aquí hay uno muy primitivo:

https://catalogue.museogalileo.it/multimedia/PixiisMagnetoelectricMachine.html

Cronología de los descubrimientos, inspirados en hechos reales:

• Un imán permanente hace una brújula. Estos rápidamente se vuelve popular.
• Alguien inventa la batería eléctrica.
• Alguien nota corriente en un cable hace que una brújula cercana se mueva
• Se descubre la inducción

Puedes usar piezoelectricidad :

es la carga eléctrica que se acumula en ciertos materiales sólidos (como cristales, ciertas cerámicas y materia biológica como huesos, ADN y varias proteínas) en respuesta a la tensión mecánica aplicada.

El cuarzo es piezoeléctrico y el cuarzo está hecho de sílice. Si orienta correctamente un conjunto de cristales, logra cablearlos correctamente y aplicar la tensión de manera homogénea, puede generar algo de corriente.

Yo sugeriría alguna forma de electrostática . La mayoría de los usos eléctricos modernos provienen de cargas eléctricas en movimiento, la electrostática es la ciencia de las cargas eléctricas estáticas (inmóviles).

Algunos de los primeros descubrimientos de la electricidad se debieron a la electrostática, al frotar materiales diferentes ( cristales de ámbar con un paño) produciendo una carga eléctrica.

En la década de 1800, un tipo de generadores de electricidad experimentales eran los generadores electrostáticos . Algunas de las más exitosas fueron las máquinas Holtz y Wimshurst, que usaban múltiples platos de vidrio giratorios para generar electricidad.

Sus cristales podrían usarse de manera similar para producir electricidad a partir del movimiento. La mayoría de los generadores electrostáticos producen alto voltaje con una corriente muy baja, a menudo se utilizan para impulsar impresionantes demostraciones científicas de chispas. Entonces, un generador rotativo basado en cristal podría usarse con una descarga de chispa para crear luz.

Una técnica alternativa: puede usar cristales de sal como electrolito en alguna forma de batería. Ser cristales sólidos garantizaría la pureza química antes de que exista una industria de suministro de productos químicos bien desarrollada.

Voy a suponer que estos cristales existen y se comportan de la manera que usted describe y voy a abordar lo que creo que es su pregunta principal.

¿Cómo se puede aprovechar la electricidad de tal cristal?

Usted describe romper un cristal por la mitad y tener una mitad con carga positiva (pocos electrones) y la otra con carga negativa (muchos electrones). Esto es muy similar a la electricidad estática. Para usar esto como una fuente de energía significativa, la cantidad de energía involucrada debe ser mucho mayor que cuando acaricias a un gato en un día seco. Creo que sería más útil pensar en el cristal roto como un capacitor cargado . Los condensadores son cosas difíciles (pero no imposibles) de usar como fuentes de energía.

Los condensadores tienden a querer disipar toda su energía a la vez. Me imagino que si tocas las dos mitades juntas, habría una chispa, las cargas se igualarían y todo tu poder desaparecería. Además, si rompieras los cristales con las manos, la corriente fluiría a través de tu cuerpo y las mitades del cristal volverían a estar inertes. (Esto puede ser malo para una persona, depende del tamaño de la carga) La carga en los cristales sería igual de feliz de disiparse en el suelo.

Las dos mitades también se atraerían fuertemente entre sí de la misma manera que lo hacen los imanes.

Un condensador con suficiente potencia para encender una bombilla durante un par de horas sería algo peligroso. Si lograra descargar todo su poder a la vez, podría electrocutar a alguien o provocar un incendio.

En un entorno medieval tienes un molino de viento. Los cristales se pueden hacer para proporcionar electricidad aplicando presión o apretando el cristal, por así decirlo. Puede tener "centrales eléctricas de molinos de viento" en las que use la potencia del molino de viento giratorio para operar un martillo o algún tipo de tornillo de banco para golpear o apretar los cristales muchas veces por segundo y, por lo tanto, obtener una especie de potencia de CC PWM o modulación de ancho de pulso. No es una señal de CC limpia, pero si puede hacer que el cristal se active varias veces por segundo (¿quizás una serie escalonada de martillos?) Desarrollará el equivalente de una corriente continua constante que hará que un filamento ligero se caliente. y brillan, aunque sea intermitente.

Baterías básicamente tradicionales

En realidad, no se necesita mucho para hacer una batería básica en la vida real. La primera "batería" capaz de proporcionar corriente continua fue la Pila Voltaica , que estaba hecha con Cobre, Zinc y Salmuera. En un nivel básico, el cobre y el zinc con salmuera entre ellos creaban electricidad, y apilar varios de ellos juntos aumentaba la potencia. La mayoría de las baterías desechables todavía usan principios similares, aunque más refinados.

Reemplazar "Dos metales diferentes" con "dos cristales diferentes" probablemente no funcionaría en el sentido más estricto de la ciencia dura, pero en mi opinión es lo suficientemente cercano como para ser creíble. Una explicación factible para el uso sustantivo en un momento anterior podría basarse en eso reemplazando la salmuera con un tercer cristal; si un cristal rojo y un cristal azul crecen juntos con un cristal verde en el medio, entonces se podría formar una batería "totalmente natural" que inspiraría curiosidad y experimentación.

Por otro lado, si está buscando elementos de la vida real que funcionen para esto, un camino diferente podría ser mejor. Tanto el cobre como el zinc existen técnicamente en forma cristalina, pero están muy lejos de las formas translúcidas parecidas a gemas que vienen a la mente de la palabra "cristal".

Radioactividad

En primer lugar, me gustaría decir que esta respuesta no es 100% precisa desde el punto de vista científico , ya que no domino todos los temas involucrados en ella. Al menos es un intento y tal vez el nivel de detalle necesario para su historia sea lo suficientemente bajo como para ser muy libre de pequeñas imperfecciones y errores.

Entonces, tal vez sus cristales podrían "simplemente" ser radiactivos. Tu cristal tendría que estar hecho de sílice y muchas impurezas como uranio (U), torio (Th) o radio (Ra), etc. No sé si será suficiente para que un cristal de cuarzo volverse radiactivo, pero si no lo es, hay otra solución:

torbenita

La Torbenita (Cu(UO2)2(PO4)2·12 H2O) es un mineral radiactivo natural con un bonito color verde. No estoy seguro de que sea un cristal, pero debes admitir que se parece un poco a lo que la gente piensa cuando les dices "cristal".

[Fuente]

Ok, tengo mi cristal radiactivo, pero ¿ahora qué?

En general, obtener electricidad a través de la radiactividad es siempre una cuestión de calentar agua que producirá vapor. Este vapor luego se usa para mover turbinas, etc. Esta es una forma demasiado complicada de producir electricidad para su mundo medieval, ¿es su otro método?

Según este artículo , parece que existe una forma de obtener electricidad a partir de algunos nanomateriales complejos.

Citando a Phil McKenna (énfasis mío):

Calculan que los materiales que están probando extraerían hasta 20 veces más energía de la descomposición radiactiva que los materiales termoeléctricos.

Se están realizando pruebas de placas en capas de nanotubos de carbono rellenos de oro y rodeados de hidruro de litio. Las partículas radiactivas que chocan contra el oro expulsan una lluvia de electrones de alta energía. Pasan a través de nanotubos de carbono y pasan al hidruro de litio desde donde se mueven hacia los electrodos, permitiendo que fluya la corriente.

“Cargas el material con energía nuclear y descargas una corriente eléctrica”, dice Popa-Simil.

¡Sí, pero mi civilización medieval no sabe cómo diseñar nanomateriales!

Tienes razón. Pero tal vez con un poco de interpretación de la ciencia podríamos archivar para diseñar un material así de forma natural. Lo que necesitamos es combinar nanotubos de carbono con oro (y luego agregar un cristal de litio, pero no es la parte más complicada).

Este artículo habla sobre la posibilidad de encontrar nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) en la naturaleza. Una de sus reflexiones es que:

El mecanismo de crecimiento más probable para los SWNT en la naturaleza es la transformación de otra estructura de carbono, o la deposición química de vapor (CVD) de una materia prima de carbono en condiciones apropiadas (condiciones similares a las de la síntesis de descarga de arco también podrían ser potencialmente creadas por rayos)

Entonces, ¿qué pasa si su civilización diseñó este material por error? Un altar en la cima de una montaña y una ofrenda a unos dioses: un río de diamantes sobre una placa de oro... ¡Luego una tormenta, una tormenta terrible y un rayo cayendo sobre el altar! Bajo estas condiciones, los átomos de carbono del diamante se reordenan en forma de nanotubos a medida que el oro se mezcla con ellos...

Luego, este artefacto se engasta con hidruro de litio y cristal de torbenita con fines decorativos y listo: ¡electricidad! (Una pequeña cantidad, por supuesto...)

Límites

Como dije anteriormente, debe ser libre de algunas simplificaciones científicas: la parte del altar está lejos de ser plausible en un mundo real. Además, esto conduce a un solo artefacto, por lo que no podrá crear electricidad para todos. Finalmente, todos conocemos los efectos de la radiactividad en el cuerpo humano (SPOILER: nunca termina bien), por lo que las personas que trabajen alrededor de este artefacto tendrán que ser "reemplazables" si lo tocan con regularidad y se lamen el dedo...

Pero, por supuesto, esto podría conducir a una especie de culto ya que el artefacto es un regalo de los dioses y es un honor ser el que mantiene su poder al “alimentarlo” con el cristal verde…

Me gustaría ampliar la respuesta piezoeléctrica de @ L.Dutch arriba. Es posible que le resulte más fácil integrar todo el triángulo eléctrico piro-termo-piezoeléctrico. Consulte el siguiente enlace para ver un ejemplo.

Al utilizar toda la amplitud de este mecanismo físico, puedes imaginar un dispositivo que pueda realizar cualquier tarea que tus personajes tengan entre manos. Dado que estos dispositivos están hechos de cristales, también puedes explotar sus propiedades ópticas.

Hay una serie de tecnologías existentes que hacen un uso extraordinario de estos materiales (por ejemplo, aceleradores piroeléctricos para la generación de neutrones, generadores termoeléctricos de calor residual, etc.). Entonces, incluso si su mundo se basa en la época medieval, las posibilidades realmente solo se limitan a la imaginación (muchos de estos dispositivos tienen pocas partes móviles).

También es importante tener en cuenta que las combinaciones de estos cristales pueden dar lugar a dispositivos interesantes. Para ver un ejemplo simple del mundo real, consulte la combinación de dos cristales para crear termopares a través del efecto termoeléctrico.

¿Necesitas hervir agua y cargar una batería? Haga que el cristalero local muela la lente Frensel para concentrar la energía solar. La luz del sol hierve el agua e induce el efecto piroeléctrico en el cristal, almacenando carga para uso nocturno.

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La piezoelectricidad ya se ha mencionado varias veces, pero su impracticabilidad parece deberse a que la presión constante es muy... laboriosa, ¡una persona la comparó con batir mantequilla!

Pero, ¿qué pasaría si recubriera la parte inferior de un paseo marítimo / carretera concurrida con cristales, y los cables los conectaran a todos a algo que podría cargarse?