Ich hab jetzt auch bei meinen beiden ATMEGA 8 nachgemessen.
Bei einem ATMEG 8 L 8 hab ich 2,59V gemessen ( 3,3V Betriebsspannung ), bei dem ATMEGA 8 - 16 hab ich 2,66V gemessen ( 5V Betriebsspannung ).

Welchen Controller hast Du denn genau benutzt ?
Es gibt auch welche mit 1,1V oder 1,76V Referenzspannung.
Der ATMEGA 88 hat z.B. eine Referenzspannung von 1,1V.

Aufschluß darüber gibt das Datenblatt unter der Rubrik "Analog to digital Converter".

Wenn da natürlich eine andere Spannung angegeben ist, musst Du auch mit diesem Wert rechnen - Steht auch im Datenblatt.

Hast Du schon deine Temperatur Variable auf signed long umgebaut ?