Az oxigénkínálatot a környezeti levegő oxigén koncentrációja és a barometriás nyomás határozza meg. Tengerszint magasságban, 760 Hgmm atmoszférás nyomáson a 20.94% oxigénkoncentráció 159 Hgmm parciális oxigéntenziónak (P_O2), a 0,03% szén-dioxid koncentráció 0,2 Hgmm P_CO2-nek, míg a 79,04% nitrogén koncentráció 600 Hgmm P_N2-nek felel meg.

A szájon és orron keresztül beáramló levegő vízpárával telődik. 37 fokon a nedves levegőben a vízpára nyomása 47 Hgmm, így a belégzett levegő nyomása 713 Hgmm (760-47). Ennek megfelelően a tracheában a P_O2 149 Hgmm. Mivel a belégzett levegőben a CO₂ elhanyagolható, a nedvesítésnek nincs érdemi hatása az inspirált P_CO2-re.

Az alveoláris levegő összetétele ettől jelentősen eltér, mivel szén-dioxid folyamatosan belép a keringésből, míg oxigén kilép a keringésbe, így kb. 14,5% oxigén, 5,5% szén-dioxid és 80% nitrogén koncentráció jellemzi, ami 103 Hgmm P_O2-nek, 39 Hgmm P_CO2-nek és 571 Hgmm P_N2-nek felel meg. Ezek átlagértékek, valamelyest változnak a légzési ciklus során, akárcsak a tüdő különböző részeiben a regionális ventiláció eltéréseinek megfeleően. Azonban mivel tekintélyes levegő marad a tüdőben a normál kilégzés végén, ez a funkcionális reziduális kapacitás (FRC, EELV) tompítja a belépő levegő hatását az alveoláris gáz összetételére. Így a gázok parciális nyomása relatíve stabil marad az alveolusokban.

A szervezetben végbemenő gázcsere a diffúzió passzív folyamatával magyarázható (6.ábra), melynek mértékét a nyomás mellett a gázok oldékonysága határoz meg. Az alveolusban az oxigén parciális nyomása 60 Hgmm-rel nagyobb (100 Hgmm), mint a pulmonális kapillárisba belépő vénás véré (40 Hgmm) és ezek az értékek keveset ingadoznak erős terhelés során is, amikor az oxigén felvétel és a szén-dioxid leadás akár a nyugalmi érték 25-szörösére is növekedhet. Az artériás vér oxigéntenziója kissé elmarad az alveolárisétól, mivel kardiális és bronchiális vénás szinten vénás keveredés történik. Ez a shunt térfogat (a keringési perctérfogat kb 3%-a) az oka a fiziológiásan meglévő alveolo-artériás oxigén differenciának, melynek értéke nyugalomban 5-10 Hgmm és terhelésnél sem nagyobb 15-20 Hgmm-nél. A szén-dioxid vonatkozásában ez a nyomásgrádiens csak 6 Hgmm, azonban a hatékony, gyors transzfert a CO₂ magas oldékonysága biztosítja.

6.ábra: A gázcserét biztosító nyomásgrádiensek nyugalomban

Az alveolo-kapilláris tér között az ekvilibrium a vér tranzit idejének felénél megtörténik nyugalomban (7.ábra). Terhelés során a tranzit idő lerövidül (0.75 mp-ről 0,4 mp-re), de még ez is elegendő a teljes ekvilibriumhoz az alveoláris és capilláris kompartmentek között. A periférián, nyugalomban a P_O2 az izomszövetek körüli folyadékban ritkán esik 40 Hgmm alá és a celluláris P_CO2 átlag 46 Hgmm. Extrém terhelésnél azonban az oxigén parciális nyomása az izomsejtekben 3 Hgmm-re csökkenhet, míg a szén-dioxidé megközelíti a 90 Hgmm-t.

7.ábra: A gázcseréhez szükséges idő a tüdőben és a periférián nyugalomban

A szervezet nem akar teljesen megszabadulni a termelt szén-dioxidtól: mikor a vér elhagyja a tüdőt 40 Hgmm parciális nyomással, 100 ml vérben kb. 50 ml szén-dioxid marad, ami a kémiai afferentációt biztosítja a nyúltvelői légzőközpontnak.