La legge di Boyle-Mariotte
La legge di Boyle-Mariotte fu enunciata per la prima volta da Robert Boyle (1627-1691) che nel 1662 pubblicò "A Defence of the Doctrine Touching the Spring And Weight of the Air". Questa legge venne riformulata in modo più preciso da Edme Mariotte (1620-1684) nel 1676, che confermando i dati di Boyle specificò che la legge vale soltanto se la temperatura del gas è costante. Al gas, che spontaneamente tende ad espandersi, viene applicata una forza peso che lo mantiene compresso. La legge di Boyle e Mariotte costituisce uno dei fondamenti sui quali poggia la tecnica e la tecnologia dell'immersione. Infatti il comportamento di un gas (nella fattispecie aria o miscele) è in funzione della pressione idrostatica a cui è sottoposto e le modificazioni del suo volume mostrano l'applicazione pratica della legge. L'esempio classico è costituito dalla campana subacquea pneumatica consistente in un cilindro cavo all'interno e pieno d'aria con l'estremità inferiore aperta che viene calato verticalmente in acqua a profondità progressivamente crescenti. Alla profondità di 10 metri la pressione ambientale raddoppia passando da 1 bar della superficie a 2 bar, l'acqua penetra quindi nella campana riducendo il volume dell'aria in essa contenuta della metà. Per avere un ulteriore dimezzamento di volume dell'aria (cioè 1⁄4 del volume originale) si dovrà calare la campana quindi a 30 metri di profondità, dove la pressione è di 4 bar (1 bar della superficie + 1 bar per ogni 10 metri).
La prima legge di Gay-Lussac
La prima legge di Gay-Lussac, nota all'estero come legge di Charles o come legge di Charles - Volta - Gay-Lussac, afferma che in una trasformazione isobara, ovvero in condizioni di pressione e quantità di sostanza costanti, il volume di un gas ideale è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. La legge prende il nome dal chimico-fisico francese Joseph Louis Gay-Lussac, che la formulò nel 1802, anche se il francese Jacques Charles aveva scoperto la legge una quindicina d'anni prima, senza tuttavia pubblicare i risultati delle sue ricerche, così come il fisico italiano Alessandro Volta, che nel 1791 compì analoghe ricerche sulla dilatazione dei gas, anticipando anch'egli i risultati di Gay-Lussac. Anche l'inglese Francis Hauksbee era pervenuto allo stesso risultato già nel 1708, il quale, però, non ne diede mai una formulazione matematica rigorosa.
La seconda legge di Gay-Lussac
La seconda legge di Gay-Lussac, detta anche seconda legge di Volta - Gay-Lussac, nota all'estero come legge di Amontons o come legge di Amontons - Volta - Gay-Lussac, è una legge costitutiva che descrive come, in una trasformazione isocora in condizioni di volume costante, la pressione di un gas sia direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. Questa legge prende il nome dal chimico-fisico francese Joseph Louis Gay-Lussac, che la formulò nel 1802, anche se era già stata scoperta un secolo prima da Guillaume Amontons, così come il fisico italiano Alessandro Volta, che nel 1791 compì ricerche analoghe sulla dilatazione dei gas anticipando anch'egli, come per la prima legge, i risultati di Gay-Lussac.