Почему вдох сменяется выдохом?

Потому что после вдоха в лёгких расширяются альвеолы и это рефлекторно вызывает выдох.

т. к во время вдоха мы поглощаем кислород. кислород перемещается артериальной кровью к органам и тканям нуждающимся в кислороде. при этом поглощается кислород и остаётся углекислый газ от которого надо избавиться кровь обогащённая углекислым газом течёт обратно в лёгкие и происходит выдох а за тем снова в дох и алгоритм повторяется