В плотно закрытой бутылке, заполненной водой, есть пузырек воздуха. Когда бутылку нагревают, объём пузырька уменьшается. Как это согласуется с хорошо известным фактом, что воздух при нагревании расширяется намного сильнее, чем вода?

вода практически не сжимается, от того и размер пузыря будет всегда одинаков. даже если пузырь сделан из вакуума.