чем объясняется изменение объема

Краткий ответ: изменение объёма металлического шара объясняется изменением расстояний между его частицами при изменении температуры.

Как это происходит:

1. При нагревании частицы металла движутся быстрее и сильнее колеблются.
2. Средние расстояния между частицами увеличиваются.
3. Поэтому шар расширяется, и его объём становится больше: нагретый шар уже не проходит через кольцо (рис. б).
4. При охлаждении расстояния уменьшаются, шар сжимается и снова проходит через кольцо.

Количество вещества и масса шара при этом не изменяются — изменяется только его объём.