צמד תרמי הוא אלמנט נפוץ למדידת טמפרטורה. זה יכול לשנות את אות הטמפרטורה לאות חימום חשמלי על ידי מדידת טמפרטורה.
עקרון העבודה של צמד תרמי הוא שכאשר שני מוליכים או מוליכים למחצה שונים A ו-B יוצרים מעגל ושני קצוותיהם מחוברים זה לזה, כל עוד הטמפרטורה בשני הצמתים שונה, הטמפרטורה בקצה האחד היא t, הנקרא קצה העבודה או הקצה החם, והטמפרטורה בקצה השני היא t0 , הידוע כקצה החופשי, אשר ייצור גם הקצה, גודל הכוח האלקטרו-מוטיב, לולאת הייחוס או הקצה הקר. קשור לחומר המוליך ולטמפרטורה של שני המגעים. תופעה זו נקראת אפקט תרמו-אלקטרי, המעגל המורכב משני מוליכים הוא מה שנקרא צמד תרמי. שני המוליכים הללו נקראים קוטב תרמו-אלקטרי, והכוח האלקטרו-מוטיבי שנוצר נקרא כוח אלקטרו-מוטיבי תרמו-אלקטרי.
EMF תרמו-אלקטרי מורכב משני חלקים. האחד הוא EMF המגע של שני מוליכים, והשני הוא הפרש הטמפרטורה EMF של מוליך בודד. גודל ה-EMF התרמו-אלקטרי בלולאת הצמד התרמי קשור בנפרד לחומר המוליך ולטמפרטורה של שני המגעים, אך לא לצורה ולגודל של חיישן צמד תרמי . כאשר שני חומרי האלקטרודה של הצמד התרמי קבועים, ה-EMF התרמו-אלקטרי יהיה טמפרטורת שני המגעים T ו-t0.
קשר זה נמצא בשימוש נרחב במדידת טמפרטורה מעשית. מכיוון שהקצה הקר t0 קבוע, ה-EMF התרמו-אלקטרי המיוצר על ידי חיישן הצמד התרמי משתנה רק עם הטמפרטורה של הקצה החם (קצה המדידה), כלומר EMF תרמו-אלקטרי מסוים מתאים לטמפרטורה מסוימת. אנו יכולים להשיג את המטרה של מדידת טמפרטורה רק על ידי מדידת EMF תרמו-אלקטרי.
העיקרון הבסיסי של מדידת טמפרטורה של צמד תרמי הוא ששני מרכיבים שונים של מוליכים חומרים יוצרים מעגל סגור.
כאשר יש שיפוע טמפרטורה בשני הקצוות, יהיה זרם שעובר במעגל, ואז יהיה כוח אלקטרו-מוטיבי - כוח אלקטרו-מוטיבי תרמו-אלקטרי בין שני הקצוות, שהוא מה שנקרא אפקט Seebeck. שני סוגים של מוליכים הומוגניים עם רכיבים שונים הם קטבים תרמו-אלקטריים, זה עם טמפרטורה גבוהה יותר הוא קצה העבודה, זה עם טמפרטורה נמוכה יותר הוא הקצה החופשי, והקצה החופשי נמצא בדרך כלל בטמפרטורה קבועה. על פי יחסי הפונקציה בין EMF תרמו-אלקטרי לטמפרטורה, טבלת הסיום של צמד תרמי עשוי. טבלת הדירוג מתקבלת כאשר טמפרטורת הסיום החופשית היא 0 ℃, ולצמדים תרמיים שונים יש טבלאות סיום שונות.
כאשר חומר המתכת השלישי מחובר למעגל הצמד התרמי, כל עוד הטמפרטורה של שני מגעים של החומר זהה, הפוטנציאל התרמו-אלקטרי שנוצר על ידי חיישן הצמד התרמי יישאר ללא שינוי, כלומר, הוא לא יושפע מהמתכת השלישית במעגל. לכן, כאשר משתמשים בצמד התרמי למדידת טמפרטורה, ניתן לחבר אותו למכשיר מדידה, וניתן לדעת את הטמפרטורה של המדיום הנמדד לאחר מדידת ה-EMF התרמו-אלקטרי. כאשר מודדים את הטמפרטורה של צמד תרמי, הטמפרטורה של הקצה הקר שלו (קצה המדידה הוא הקצה החם, והקצה המחובר למעגל המדידה דרך חוט ההובלה נקרא הקצה הקר) נדרשת להישאר ללא שינוי, והפוטנציאל התרמי שלו פרופורציונלי לטמפרטורה הנמדדת. אם הטמפרטורה של הקצה הקר (הסביבה) משתנה במהלך המדידה, זה ישפיע ברצינות על דיוק המדידה. נקיטת כמה אמצעים כדי לפצות על ההשפעה הנגרמת משינוי טמפרטורת הקצה הקר נקראת פיצוי קצה קר רגיל של צמד תרמי. חוט פיצוי מיוחד לחיבור עם מכשיר מדידה.
קיימות שתי שיטות חישוב של פיצוי צומת קר של צמד תרמי. ראשית הוא ממיליוולט לטמפרטורה: מדוד את טמפרטורת הקצה הקרה, המר אותה לערך המיליוולט המתאים, הוסף אותה לערך המיליוולט של ה- צמד תרמי אוגן , והמיר אותו לטמפרטורה. פיצוי נוסף הוא מטמפרטורה למיליוולט: מדוד את הטמפרטורה בפועל וטמפרטורת הקצה הקרה, המרה אותם למיליוולט בהתאמה, ואז קבל מילי-וולט לאחר חיסור, כלומר טמפרטורה.
