Ответ:

  1. Независимая величина — температура воды (а значит, и нагреваемого или охлаждаемого воздуха). Наблюдаемая величина — изменение объёма воздуха, которое заметно по тому, насколько расправляется или сдувается шарик.
  2. Кипяток не нужен: достаточно тёплой воды, а кипящая вода может вызвать ожог. Использование кипятка также усложнило бы безопасное проведение школьного опыта.
  3. Воздух в бутылке охладится и сожмётся, поэтому шарик сдуется.
  4. Холодная вода показывает обратный процесс: при охлаждении газ уменьшается в объёме. Это позволяет сравнить нагревание и охлаждение.