Концентрація газів в альвеолярному повітрі відрізняється від концентрації газів в атмосферному повітрі за всіма складовими. Для виникнення такої різниці є кілька причин. По-перше, при кожному вдиху альвеолярний повітря замінюється атмосферним тільки частково. По-друге, в легенях кисень безперервно абсорбується з альвеолярного повітря в кров.

По-третє, двоокис вуглецю безперервно дифундує з крові в альвеоли. І по-четверте, що надходить у дихальні шляхи сухий атмосферне повітря насичується вологою вже до моменту досягнення нею альвеол.

Зволоження повітря в дихальних шляхах. Атмосферне повітря складається майже повністю з азоту і кисню, в нормальних умовах він практично не містить двоокису вуглецю і в ньому дуже мало пари води. Однак, як тільки атмосферне повітря входить в дихальні шляхи, він вступає в контакт з рідинами, які покривають дихальні поверхні. Ще до проникнення в альвеоли він повністю зволожується.

Парціальний тиск парів води при нормальній температурі тіла 37 ° С становить 47 мм рт. ст., і ця величина також є парціальним тиском парів води в альвеолярному повітрі. Загальне тиск газів в альвеолах не може підніматися вище атмосферного тиску (760 мм рт. Ст. На рівні моря), тому водяні пари просто збільшують розведення інших газів у вдихуваному повітрі.

Зволоження повітря знижує парціальний тиск кисню в атмосферному повітрі на рівні моря з середнього значення 159 до 149 мм рт. ст. в зволоженому повітрі і парціальний тиск азоту - з 597 до 563 мм рт. ст., відповідно.

Середня функціональна залишкова ємність (Об'єм повітря, що залишилося в легенях після нормального видиху) у чоловіків становить близько 2300 мл. Але з кожним новим спокійним вдихом в легені приходить тільки 350 мл нового повітря і виходить стільки ж використаного альвеолярного повітря.

Звідси випливає, що з кожним вдихом тільки 1/7 частина загального обсягу альвеолярного повітря замінюється новою порцією атмосферного повітря, тому для заміни більшої частини альвеолярного повітря буде потрібно багато вдихів. Мала швидкість оновлення альвеолярного повітря наочно показана на малюнку, де в альвеолах присутній надлишок газу, який не був повністю вилучений з них і після 16 дихальних циклів.

На малюнку наведено графік швидкості видалення надлишку газу з альвеол в нормальних умовах. Видно, що при спокійній альвеолярної вентиляції за 17 сек виводиться близько половини обсягу газу. Якщо обсяг альвеолярної вентиляції становив лише 1/2 норми, то половина обсягу газу віддалялася за 34 сек, а у випадку, коли швидкість вентиляції подвоювалася, для видалення половини обсягу газу було потрібно близько 8 сек.

Значення повільної заміни альвеолярного повітря. Повільна заміна альвеолярного повітря має велике значення для запобігання раптових змін концентрації газів в крові. Це набагато підвищує стабільність механізмів, які контролюють процес дихання, і допомагає запобігати надмірні підвищення і зниження оксигенації тканин, концентрації двоокису вуглецю в тканинах і рН тканин при тимчасовій зупинці дихання.