Ответ:

В тёплой воде воздух в бутылке нагревается. Средняя кинетическая энергия его молекул увеличивается: молекулы движутся быстрее и сильнее воздействуют на стенки и шарик. Воздух расширяется и расправляет шарик.

В холодной воде воздух остывает. Средняя кинетическая энергия молекул и интенсивность их движения уменьшаются. Воздух занимает меньший объём, давление на шарик ослабевает, и шарик сдувается.

Ответ: при нагревании воздух расширяется и надувает шарик, а при охлаждении сжимается, поэтому шарик сдувается.