Почему кислород проникает из альвеол в капилляры, а двуокись углерода в обратном направлении?

Просто из-за разности концентраций. Это называется диффузия.

Ну, наверное, все-таки не нужно забывать, что существуют прекапилляры и посткапилляры. А то вы так всю медицинскую науку за один вечер переделаете:)))