얼음이 녹는 동안 온도계 밖에서는 어떤 변화가 일어날까요? 유리잔에 얼음 한 조각을 넣으면 몇 가지 일이 동시에 벌어진다. 표면이 투명해지고, 모서리는 둥글어지며, 잔 바깥에는 물방울이 맺히기도 한다. 얼음 주위의 음료는 차가워지고, 때로는 얼음이 갈라지는 소리가 난다. 이 장면을 보고 누구나 얼음이 녹는다고 말한다. 맞는 말이다. 다만 그 한마디로 모든 사건을 설명할 수는 없다. 얼음이 작아지는 까닭과 잔 바깥에 물방울이 생기는 까닭은 다르다. 음료가 차가워지는 과정과 얼음 속에서 균열이 나는 과정도 서로 다른 물리적 조건을 따른다.

이 책은 얼음이 녹는 동안 벌어지는 일을 여러 층으로 나누어 살핀다. 먼저 고체와 액체의 경계에서 무엇이 달라지는지 묻고, 그 변화에 필요한 에너지와 분자 배열을 확인한다. 다음으로 압력, 결정의 시작, 표면적, 열전달 경로를 다룬다. 후반부에는 잠열을 수치로 계산하는 방법, 소금이나 다른 성분이 섞였을 때 생기는 차이, 관찰과 측정의 한계, 자연과 기술에서 나타나는 응용을 차례로 연결한다.

교과서의 수치는 실제 현상을 위한 지도이다. 지도에는 크기와 방향을 나타내는 약속이 있고, 그 약속이 맞는 범위가 있다. 물의 융해 잠열을 킬로그램당 약 334킬로줄이라고 쓰면 계산의 출발점은 얻을 수 있다. 그러나 냉동실에서 막 꺼낸 얼음에는 먼저 온도를 올리는 데 필요한 에너지가 있다. 주위 공기와 용기, 물의 흐름도 결과를 바꾼다. 수치를 외우는 것보다 수치가 설명하는 구간을 구분하는 일이 중요하다.

상태변화·에너지·압력·결정에서 잠열·물질차이·관찰·응용까지. 이 책과 함께 주제를 이해하는 기준을 차근차근 세워 보세요.