2. Изменились ли при нагревании размеры самих молекул воздуха? Что изменилось на самом деле?

Нет, размеры молекул практически не изменились. Увеличились скорость их движения и среднее расстояние между молекулами, поэтому занимаемый воздухом объём стал больше.