Нам следует изучить перенос газов через барьер между альвеолярным воздухом и кровью. Этот перенос происходит за счет диффузии. Всего лишь 40 лет назад некоторые физиологи считали, что в легких происходит секреция кислорода в капилляры, т. е. его перемещение против градиента парциального давления. Такой процесс, требующий затрат энергии, протекает в плавательном пузыре рыбы. Однако в дальнейшем с помощью более точных методик было показано, что все газы в легких проходят через альвеолярную стенку исключительно путем пассивной диффузии.
Диффузия веществ через ткани описывается законом Фика, согласно которому скорость переноса газа через слой ткани прямо пропорциональна площади этого слоя и разнице парциального давления газа по обе его стороны и обратно пропорциональна толщине слоя. Площадь альвеолярно-капиллярного барьера в легких огромна (50—100 м2), а толщина его менее 0,5 мкм, т. е. по своим размерам он прекрасно подходит для диффузии.
Кроме того, скорость переноса газа пропорциональна константе диффузии, зависящей от свойств ткани и природы газа. Эта константа в свою очередь прямо пропорциональна растворимости газа и обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы. Растворимость CO2 значительно выше, чем у O2, а их молекулярные массы различаются ненамного, поэтому CO2 диффундирует через ткани примерно в 20 раз быстрее, чем O2.
Количество диффундирующего газа (Vr) прямо пропорционально площади слоя ткани (S), константе диффузии (D), разнице парциальных давлений газа (Р) по обе стороны диффузионного барьера и обратно пропорционально толщине слоя (d). Константа диффузии в свою очередь пропорциональна растворимости газа (а) и обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы (ММ).
«Физиология дыхания», Дж. Уэст