Каким образом лак защищает древесину?

Вообще говоря, лак придаёт дереву красивый блеск и защищает его от воды, хотя защита и не идеальна.

Гораздо более подробное объяснение можно найти в книге «Понимание отделки древесины» Боба Флекснера.

Книга выдержала несколько переизданий, так что в вашей местной публичной библиотеке наверняка есть её экземпляр. Он развенчивает множество мифов и при этом остаётся практичным и научным.

[править] Мне кажется, что в своём первом ответе я упростил вопрос. Вот ещё немного информации по теме.

В древесине есть поры, и они будут заполняться грязью, маслом с ваших рук и вообще всякой всячиной. Покрытие, которое вы наносите на древесину, защитит её от этого и облегчит процесс очистки. Оно также защищает древесину от воды, хотя степень защиты зависит от покрытия. Лак неплохо справляется с обеими этими задачами.

Кроме того, в состав полиуретанового лака часто входят УФ-фильтры, которые защищают древесину от изменения цвета под воздействием солнечного света (или УФ-излучения из любого другого источника). Ни одно покрытие не обеспечивает надёжную защиту от царапин, но некоторые покрытия легче поддаются ремонту, чем другие.

Лак — это прозрачное вещество, которым покрывают древесину. Но зачем? Дело в том, что лак не только придаёт древесине блеск, но и закрывает крошечные отверстия в ней. Это не даёт древесине впитывать воду, из-за чего она может разбухнуть, сгнить и начать плохо пахнуть

Как пишет @bib в своём комментарии, назначение покрытия зависит от того, для чего используется древесина. Большинство покрытий для древесины обеспечивают хотя бы некоторую защиту от высыхания и истирания, но в остальном всё зависит от конкретного применения. (Кстати, вы используете слово «лак», которое относится к определённой категории покрытий для древесины, но существует множество других.)

Например:

• Спар-лак обычно используется для наружных работ, где важна защита от ультрафиолетового излучения и воды.
• Полиуретан часто используется для деревянных полов, так как он образует очень твёрдую и прочную поверхность, которая защищает от истирания.
• Французский лак — это финишное покрытие (на самом деле это скорее техника), которое используется для изысканной мебели и придаёт древесине очень блестящий вид, хотя на самом деле оно не так уж и надёжно.
• Масло тунгового дерева обладает хорошими гидроизоляционными свойствами и при этом безопасно для пищевых продуктов, поэтому его используют для обработки кухонной утвари, мисок и т. д.
• Эпоксидная смола может использоваться там, где важна гибкость.

...и ещё около 20 видов.