Si el agua caliente salió de la botella exprimida, entonces el volumen del agua en la botella aumentó, o el volumen del espacio de aire en la botella aumentó, o el volumen interior de la botella disminuyó. Al exprimirla, la botella se habría hecho más pequeña, y por eso se le ocurrió. La reducción de la temperatura también hace que la mayoría de las cosas sean más pequeñas. Así que una explicación plausible es que, al enfriarse la botella, el volumen de ésta se redujo más que el del agua que había en su interior.
La mayoría de las botellas de plástico son de polietileno o polipropileno, que tienen coeficientes de expansión lineal de orden $200\rm\,ppm/K$ (con ppm = "parte por millón" = $10^{-6}$ ). El volumen va como la longitud al cubo, por lo que el coeficiente de expansión del volumen es tres veces el coeficiente de la longitud (una longitud en cada dimensión), aproximadamente $6\times 10^{-4}\rm/K$ .
El coeficiente de volumen para el agua depende de la temperatura, porque el agua tiene su máximo de densidad inusual a 4C, pero el coeficiente de dilatación es menor que el coeficiente de volumen del plástico para el agua por debajo de unos 50C .
Además, al introducir la bolsa de agua caliente en el agua fría, la botella se enfría más rápidamente que el agua que contiene.
Ahora el aire de la botella tiene el mayor coeficiente de expansión térmica: un gas ideal tiene un volumen proporcional a la temperatura, por lo que el aire a temperatura ambiente tiene un coeficiente de expansión volumétrica de $\frac1{300}\rm/K$ . Pero mientras enfrías la botella caliente, ésta y su contenido no están en equlibrio térmico. Es plausible que, en la situación que has esbozado, tengas el mayor cambio de volumen en el plástico de la botella.
Si hablamos de un cambio de temperatura de 50C (agua caliente del grifo, pero no hirviendo) a 10C, el cambio de volumen sería como mucho una fracción de porcentaje --- unos pocos mililitros de una botella de un litro.
