Я не очень хорошо разбираюсь в возможном химическом составе, но могу подсказать вам, как генерировать электричество.

Термоэлектрический эффект

Термоэлектрический материал работает, нагревая одну сторону, когда другая холодная, тогда разница температур между ними будет производить постоянный поток электричества.
Кроме того, если вы передаете ему энергию, одна сторона начинает остывать, когда другая сторона увеличивает свое тепло (передает тепло). Для получения дополнительной информации или о том, как сделать расчет, связанный с этим, перейдите сюда .

Бетавольтаическое устройство

По сути, это устройство производит энергию, когда получает бета-излучение .
Я не уверен, что это можно сделать естественным путем, но, например, существуют алмазные батареи , способные производить слабый поток постоянной энергии в течение тысяч лет. К сожалению, со временем радиоактивный материал начинает терять свою мощность, и аккумулятор со временем снижает напряжение. Я процитирую два абзаца здесь :

У этих радиоактивных алмазных батарей была бы очень специфическая цель — малая мощность и очень долгий срок службы. Стандартная неперезаряжаемая батарея AA массой 20 грамм хранит около 13 000 Дж, и ее заряд заканчивается примерно через 24 часа непрерывной работы. Один алмаз с одним граммом углерода-14 будет производить 15 джоулей в день, что намного меньше, чем батарея АА. Но выходная мощность алмазной батареи постоянна и не останавливается. Радиоактивная алмазная батарея все еще будет выдавать 50% мощности через 5730 лет, что составляет один период полураспада углерода-14 или примерно столько же, сколько существует человеческая цивилизация. За это время алмазная батарея произвела бы более 20 миллионов джоулей. И произведет еще 10 миллионов в течение следующих 5730 лет.

Также вы можете посмотреть это пятиминутное видео .

Пьезоэлектричество

Такие элементы, как кварц, обладают способностью производить энергию на своих противоположных полюсах, когда они находятся под физическим давлением (например, при раздавливании или сжатии). Кроме того, если вы даете им энергию, они имеют противоположный эффект, они увеличиваются в размерах, пока они получают энергию.

Фотоэлектрический эффект

Другая идея может состоять в том, чтобы использовать фотоэлектрический эффект и производить электрический ток в зависимости от количества полученного света.

Пьезоэлектрический кристалл может превратить деформацию кристалла в электричество. Это не очень эффективно, но вы можете создать искру. Так сейчас работают некоторые запальники газовых горелок и некоторые виды зажигалок.

Ватт света — это много света, достаточно полезного, чтобы осветить комнату. Есть мирный проект для развивающихся стран, который заключается в создании деревень с комбинацией небольшого солнечного элемента, батареи и светодиода мощностью 1 ватт. Этого достаточно, чтобы дети могли делать уроки, а взрослые могли работать по дому после наступления темноты.

Для пьезокристалла вы должны обеспечить энергию для света. В зажигалке вы ударяете по кристаллу молотком. (Он маленький и с пружинным приводом)

Если бы ваш кристалл был на 10% эффективнее при преобразовании некоторой формы механической энергии в электричество, и у вас были бы идеальные светодиоды, вы должны обеспечить мощность 10 Вт. Это примерно эквивалентно подъему литра (кварт) воды на метр (ярд) каждую секунду. Вероятно, это похоже на работу прялки, гончарного круга или взбивания масла.

Другой способ, требующий немного фантазии: кристаллы обладают способностью сохранять солнечный свет. Они впитывают солнечный свет в течение дня и постоянно его выделяют. Продолжительность высвобождения зависит от толщины кристалла. Тонкий кристалл живет всего несколько минут, толстый - несколько дней. Время зарядки больше для толстых кристаллов.

Я буду думать об этом ;)

Магнетит – это кристалл. При некоторых обстоятельствах это также может быть постоянный магнит. Немного помахав рукой, вы могли бы решить, что кристаллы в вашей истории являются довольно сильными магнитами.

С постоянными магнитами вы можете создавать эффективные генераторы, генераторы переменного тока и динамо-машины. Вот очень примитивный:

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

Хронология открытий, вдохновленных реальными фактами:

• Постоянный магнит делает компас. Они быстро становятся популярными.
• Кто-то изобретает электрическую батарею
• Кто-то замечает, что ток в проводе заставляет ближайший компас двигаться
• Открыта индукция

Вы можете использовать пьезоэлектричество :

это электрический заряд, который накапливается в определенных твердых материалах (таких как кристаллы, определенная керамика и биологические вещества, такие как кости, ДНК и различные белки) в ответ на приложенное механическое напряжение.

Кварц пьезоэлектрический, а кварц сделан из кремнезема. Если вы правильно сориентируете набор кристаллов, сумеете правильно их соединить и приложить однородное напряжение, вам удастся генерировать некоторый ток.

Я бы предложил некоторую форму электростатики . Большинство современных электрических применений основано на движущихся электрических зарядах, электростатика — это наука о статических (неподвижных) электрических зарядах.

Некоторые из первых открытий электричества были связаны с электростатикой, когда разнородные материалы ( кристаллы янтаря с тканью) растирались друг с другом, создавая электрический заряд.

В 1800-х годах типом экспериментальных генераторов электроэнергии были электростатические генераторы . Одними из самых успешных были машины Хольца и Вимшерста, которые использовали несколько вращающихся стеклянных пластин для выработки электроэнергии.

Ваши кристаллы могут быть использованы аналогичным образом для производства электричества из движения. Большинство электростатических генераторов производят высокое напряжение с очень низким током, они часто используются для питания впечатляющих научных демонстраций искрового разряда. Таким образом, вращающийся генератор на основе кристалла можно использовать с искровым разрядом для создания света.

Альтернативный метод: вы можете использовать кристаллы соли в качестве электролита в той или иной форме батареи. Твердые кристаллы обеспечили бы химическую чистоту до появления хорошо развитой промышленности по производству химических веществ.

Я собираюсь предположить, что эти кристаллы существуют и ведут себя так, как вы описываете, и я собираюсь ответить на ваш основной вопрос.

Как можно использовать электричество из такого кристалла?

Вы описываете разрушение кристалла пополам и одну половину заряженную положительно (мало электронов), а другую - отрицательно заряженную (много электронов). Это очень похоже на статическое электричество. Чтобы использовать это как значительный источник энергии, количество задействованной энергии должно быть намного больше, чем когда вы гладите кошку в сухой день. Я думаю, что было бы наиболее полезно думать о разбитом кристалле как о заряженном конденсаторе . Конденсаторы сложно (но не невозможно) использовать в качестве источников питания.

Конденсаторы имеют тенденцию рассеивать всю свою энергию сразу. Я предполагаю, что если вы соприкоснетесь с двумя половинками, произойдет искра, заряды уравняются, и вся ваша сила исчезнет. Кроме того, если бы вы разбили кристаллы руками, через ваше тело протекал бы ток, и половинки кристалла снова стали бы инертными. (Это может быть плохо для человека, это зависит от величины заряда) Заряд в кристаллах с таким же удовольствием рассеялся бы в землю.

Две половинки также будут сильно притягиваться друг к другу почти так же, как магниты.

Конденсатор с достаточной мощностью, чтобы зажечь лампочку на пару часов, был бы опасной вещью. Если бы ему удалось разрядить всю свою энергию сразу, он мог бы кого-то убить электрическим током или вызвать пожар.

В средневековом сеттинге у вас есть ветряная мельница. Кристаллы можно заставить производить электричество, применяя давление или сжимая кристалл, если хотите. У вас могут быть «электростанции ветряных мельниц», при которых вы используете мощность вращающегося ветряка для работы молотка или каких-либо тисков, чтобы ударять или сжимать кристаллы много раз в секунду, и таким образом получать мощность постоянного тока с ШИМ или широтно-импульсной модуляцией. , Это не чистый сигнал постоянного тока, но если вы можете заставить кристалл активироваться несколько раз в секунду (возможно, ступенчатый ряд молоточков?), вы создадите эквивалент постоянного постоянного тока, который заставит световую нить нагреваться. и светиться, хотя и прерывисто.

В основном традиционные батареи

На самом деле, чтобы сделать базовую батарею в реальной жизни, нужно не так уж и много. Первой «батареей», способной обеспечить непрерывный ток, была гальваническая батарея , которая была сделана из меди, цинка и рассола. На базовом уровне медь и цинк с рассолом между ними создавали электричество, а объединение нескольких из них вместе увеличивало мощность. В большинстве одноразовых батарей по-прежнему используются аналогичные принципы, хотя и более совершенные.

Замена «два разных металла» на «два разных кристалла», вероятно, не сработает в самом строгом научном смысле, но, на мой взгляд, это достаточно близко, чтобы быть правдоподобным. Возможное объяснение основного использования в более раннее время могло бы основываться на этом, заменив рассол третьим кристаллом; если красный кристалл и синий кристалл растут близко друг к другу, а зеленый кристалл находится между ними, то может образоваться «полностью естественная» батарея, которая вдохновит любопытство и эксперименты.

С другой стороны, если вы ищете элементы из реальной жизни, которые будут работать для этого, возможно, лучше подойдет другой путь. И медь, и цинк технически существуют в кристаллической форме, но они очень далеки от полупрозрачных форм, похожих на драгоценные камни, которые приходят на ум при слове «кристалл».

Радиоактивность

Прежде всего, я хотел бы сказать, что этот ответ не является на 100% точным с научной точки зрения, поскольку я не осваиваю все предметы, связанные с ним. По крайней мере, это попытка, и, возможно, уровень детализации, необходимый для вашей истории, будет достаточно низким, чтобы можно было совершенно свободно говорить о небольших несовершенствах и ошибках.

Итак, возможно, ваши кристаллы могут быть «просто» радиоактивными. Ваш кристалл должен состоять из кремнезема и большого количества примесей, таких как уран (U), торий (Th) или радий (Ra) и т. д. Я не знаю, будет ли этого достаточно для кварцеподобного кристалла. стать радиоактивным, но если это не так, есть другое решение:

Торбенит

Торбенит (Cu(UO2)2(PO4)2·12H2O) – природный радиоактивный минерал красивого зеленого цвета. Я не уверен, что это кристалл, но вы должны признать, что это похоже на то, о чем думают люди, когда вы говорите им «кристалл».

[Источник]

Хорошо, у меня есть радиоактивный кристалл, но что теперь?

Как правило, получение электричества за счет радиоактивности всегда связано с нагревом воды, которая будет производить пар. Затем этот пар используется для вращения турбин и так далее… Это слишком сложный способ производства электроэнергии для вашего средневекового мира, так что это другой метод?

Судя по этой статье , кажется, что есть способ получать электричество из некоторых комплексов наноматериалов.

Цитирую Фила МакКенну (выделено мной):

Они подсчитали, что материалы, которые они тестируют, будут извлекать в 20 раз больше энергии из радиоактивного распада, чем термоэлектрические материалы.

Проводятся испытания слоистых плиток из углеродных нанотрубок, упакованных золотом и окруженных гидридом лития. Радиоактивные частицы, которые врезаются в золото, выбрасывают поток высокоэнергетических электронов. Они проходят через углеродные нанотрубки и переходят в гидрид лития, откуда они перемещаются в электроды, позволяя течь току.

«Вы заряжаете материал ядерной энергией и разгружаете электрическим током», — говорит Попа-Симил.

Да, но моя средневековая цивилизация не умеет создавать наноматериалы!

Ты прав. Но, может быть, с небольшой интерпретацией науки мы могли бы естественным образом заархивировать такой материал. Нам нужно соединить углеродные нанотрубки с золотом (а затем добавить кристалл лития, но это не самое сложное).

В этой статье говорится о возможности обнаружения в природе одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ). Одно из их отражений состоит в том, что:

Наиболее вероятным механизмом роста ОСНТ в природе является трансформация другой углеродной структуры или химическое осаждение из паровой фазы (CVD) углеродного сырья в соответствующих условиях (условия, аналогичные условиям синтеза дугового разряда, также потенциально могут быть созданы ударами молнии).

Так что, если ваша цивилизация создала этот материал по ошибке? Жертвенник на вершине горы и подношение каким-то богам: река бриллиантов, лежащая на золотой тарелке… Потом буря, страшная буря и молния в жертвенник! В этих условиях атомы углерода алмаза перестраиваются в форму нанотрубки по мере того, как золото смешивается с ним…

Затем этот артефакт украшен гидридом лития и кристаллом торбенита для украшения, и вот оно: электричество! (Небольшое количество, конечно...)

Ограничения

Как я уже говорил ранее, вы должны быть свободны в некоторых научных упрощениях: часть алтаря далека от правдоподобности в реальном мире. Более того, это приводит к одному артефакту, поэтому вы не сможете создать электричество для всех. Наконец, все мы знаем о влиянии радиоактивности на организм человека (СПОЙЛЕР: ничем хорошим это не кончается), поэтому людям, работающим с этим артефактом, придется быть «заменимыми», если они регулярно прикасаются к нему и облизывают палец…

Но, конечно, это может привести к своего рода культу, поскольку артефакт является подарком богов, и большая честь быть тем, кто поддерживает его силу, «кормив» его зеленым кристаллом…

Я хотел бы расширить пьезоэлектрический ответ @L.Dutch выше. Возможно, вам будет проще интегрировать весь треугольник пиро-термо-пьезоэлектричества. См. ссылку ниже для примера.

Используя всю широту этого физического механизма, вы можете эффективно представить устройство, которое может выполнить любую задачу, стоящую перед вашими персонажами. Поскольку эти устройства сделаны из кристаллов, вы также можете использовать их оптические свойства.

Существует ряд существующих технологий, в которых эти материалы широко используются (например, пироэлектрические ускорители для генерации нейтронов, термоэлектрические генераторы на отработанном тепле и т. д.). Таким образом, даже если ваш мир основан на средневековье, возможности действительно ограничены только воображением (многие из этих устройств имеют мало движущихся частей).

Также важно отметить, что комбинации этих кристаллов могут привести к интересным устройствам. В качестве простого примера из реальной жизни посмотрите на объединение двух кристаллов для создания термопар с помощью термоэлектрического эффекта.

Нужно вскипятить воду и зарядить аккумулятор? Попросите местного кузнеца выточить линзу Френселя, чтобы сконцентрировать солнечную энергию. Солнечный свет кипятит воду и вызывает пироэлектрический эффект в кристалле, накапливая заряд для ночного использования.

http://cdn.iopscience.com/images/0964-1726/15/2/021/Full/1463701.jpg

Пьезоэлектричество уже упоминалось несколько раз, но его непрактичность, кажется, связана с тем, что постоянное давление очень... требует усилий, один человек сравнил его со взбиванием масла!

Но что, если вы выложили кристаллами нижнюю часть оживленного променада/дороги, а провода соединили их все с чем-то, что можно было бы заряжать.