При погружении бутылки с шариком в горячую воду воздух внутри бутылки действительно нагреется. Это происходит из-за теплопередачи от горячей воды к стенкам бутылки, а затем от стенок бутылки к воздуху внутри.
Когда воздух нагревается, его молекулы начинают двигаться быстрее и занимать больше места, что приводит к увеличению объема воздуха. Этот процесс можно объяснить законом Бойля-Мариотта, который говорит о том, что при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален давлению. Поскольку вы нагреваете воздух, его давление может увеличиваться, если объем бутылки фиксирован.
Если бутылка не имеет отверстий или недостаточно герметична, то из нее может выйти часть воздуха, чтобы сбалансировать давление. В противном случае, при дальнейшем нагревании, возможен риск повреждения или изменения формы бутылки из-за накопленного давления.
Таким образом, в объеме воздуха внутри бутылки произойдут изменения: он сначала увеличится из-за нагрева, а затем может выйти наружу, если конструкция бутылки это позволит.