음파
음파가 움직일 시점에 일반적으로 이동하는 것은 바로 음이 전달되는 매개가 되는 원자와 분자입니다. 일상적으로 많은 파동이 생겨납니다 하지만, 사람이나 생물에게 많이 감지되는 것이 음파입니다. 왜냐하면 사람을 비롯한 생물에게는 음파를 느낄 수 있는 감각기관인 귀가 있기 때문입니다. 휴지점을 둘러싸고 진동하면서 이웃에 진동을 일으킵니다. 이러한 진동, 곧 소리는 거의 모든 것을 통해 전달될 수 있습니다. 피아노의 현, 공기통, 대양, 심지어 은하수도 문제없습니다. 공기를 타고 전달되는 음파는 특이한 성질이 있습니다. 공기분자들이 파가 이동하는 방향으로만 진동합니다. 이러한 특징에서 종파라고 불립니다. 이와 대조적으로 지구 같은 고체 물체를 통해 이동하는 파동은 이동 방향과 수직으로 진동하는 횡파입니다. 파동 물리학의 개념들과 대응되는 것들이 음향학에서 발견됩니다. 예컨대 특정 진동수의 음파는 특정 음조로 감지됩니다. 음파에 실린 에너지양은 청자의 귀에 크기로 인식됩니다. 소리가 음악이든 연설이든 소음이든 수신기의 잡음이든, 다양한 사인함수 파동이 결합해 뭉쳐 소리를 이룹니다. 이 현상을 설명할 때 음색이란 용어를 씁니다. 사인 파동이 1대 2, 2대 3, 3대 5 따위의 단순비율로 뭉쳐있으면 조화롭게 감지됩니다. 반면 4대 17이나 97대 111 비율일 경우 고역스런 소리가 됩니다. 에너지는 비슷하지만 진동수가 다른 여러 음파가 동시에 방출될 경우 잡음 또는 백색소음으로 들립니다. 음속은 이의 매체질료에 따라 달라지지만, 보통 시속 1천 킬로미터 이상입니다. 고아 속에 비하면 대단히 느린데, 번개가 치고 나서 한참 후에 천둥소리가 들리는 현상에서 분명히 알 수 있습니다.
초음파
의료적으로 초음파는 임신한 산모의 태아를 살펴보는 등 필수적인 현상입니다. 또한, 초음파를 이용하여 아주 큰 규모의 길이나 깊이도 기술을 이용하여 측정할 수 있습니다. 공기를 중간 매개로 하는 음파는 주파수 범위가 1 헤르츠 보다 훨씬 작은 영역에서부터 1킬로 헤르츠 이상에 이르기까지 넓은 영역입니다. 음악의 음 중 최저음의 진동수는 20 헤르츠이고, 사람이 들을 수 있는 최고음의 진동수는 15~20킬로 헤르츠입니다. 물론 고령일수록 가청 상한이 낮아집니다. 이보다 주파수가 높은 모든 소리를 초음파라고 부릅니다. 비록 사람은 들을 수 없지만, 초음파를 감질 하는 몇몇 동물이 있습니다. 개는 40~50킬로 헤르츠까지 감지합니다. 이 수준의 주파수는 개의 특수한 휘파람소리입니다. 박쥐와 돌고래는 이보다 더 높은 100킬로 헤르츠 이상을 듣습니다. 이들이 초음파를 들을 수 있는 데는 실질적인 이유가 있습니다. 고주파 초음파는 광파처럼 정확히 일직선으로 이동하기 때문입니다. 박쥐와 돌고래는 이 소리로 방향을 파악하고 초음파신호를 보냅니다. 마치 선박의 음향기록장치 같습니다. 동물들은 메아리를 듣고 먹잇감이나 적의 위치, 속도, 형태까지 파악합니다. 또 다른 특이한 동물은 코끼리인데, 이들은 20 헤르츠 주파수의 초저주파 불가청음을 낼 수 있습니다. 이 소리는 사방으로 매우 멀리까지 퍼져나가고, '코끼리 세계의 이동통신망' 역할을 합니다. 초음파는 항해에 유용할 뿐 아니라 산부인과를 비롯해 그 밖에도 여러 의료 전문분야에서 신체를 비교적 비침해적으로 검진하는 수단으로 유용합니다. 초음파 세정장비는 이의 파동에너지로 오물입자를 흔들어 떼어냅니다. 의료 분야에서 담석이라든지 신장결석을 끊을 때도 이 원리가 적용됩니다.
열과 온도
모든 원자나 분자 등 자연에 있는 물질에서는 열과 온도라는 현상이 발생됩니다. 이러한 일반적인 상태를 연구한 식물학자 로버트 브라운의 이름을 본떠서 입자들의 평행이동, 회전, 진동을 브라운 운동이라고 말합니다. 우리는 열과 온도라는 현상을 추측통계학과 확률이론을 적용해 예상할 수도 있습니다. 기체의 온도란 입자운동에너지라고 할 수 있습니다. 고온이란 입자들이 매우 빠르게 움직이고 진동하고 회전한다는 말이고, 저온이란 그에 맞게 느리다는 이야기입니다. 한편으로는 온도란 열적 에너지 또는 열에너지입니다. 또한 열이란 용어자체만으로도 한 질료에서 다른 질료로 에너지가 전달되는 현상임을 말해줍니다. 예컨대 카펫이 깔린 바닥은 타일 바닥보다 더 따뜻한데, 같은 온도에서 카펫이 타일보다 발바닥의 열에너지를 덜 앗아가기 때문입니다. 사람들이 열이란 무엇인가를 인식하기 전부터 물리학자들은 이른바 열역학 제1법칙을 잘 알고 있었습니다. 이 법칙에 따르면, 수행된 기계적 일과 얻거나 잃은 역의 총합은 항상 일정합니다. 이는 에너지 보존법칙의 직접적 결과이기도 합니다. 정말로 그런지 의심스럽다면 영구운동기계를 만들어보기 바랍니다. 앞 세대의 발명가들처럼 결국 성공하지 못한 기계인 영구운동기계란, 이론적으로 열에너지를 추가하지 않고서 일을 수행하는 닫힌 계 장치입니다. 에너지보존법칙은 이들 발명가들의 도전에 실패라는 숙명을 예고하고 있습니다. 그럼에도 많은 이들이 포기하지 않고 도전을 거듭하고 있습니다. 온도의 물리단위는 켈빈입니다. 절대 0도는 0 켈빈, 물의 끓는점은 373.15 켈빈입니다. 그러나 대부분 기술분야에서는 섭씨온도를 사용하여, 어는점이 섭씨 0도이고 그 이하 온도는 음수로 표현됩니다.