existen algunas posibilidades, una de ellas es manejar la referencia, ya que te varia mucho debido a que si son cinco voltios y trabajas en modo 8 bits tienes 255 valores de temperatura posible, por lo que una variacion en milivottios va a provocar un aumento considerable del valor a la salida del ADc, pero si puedes manejar el voltaje de referencia al punto en el que estas variaciones sean insignificantes puedes solucionar el problema, intenta a subir el Vref+ a 10v y el Vref- manalo a tierra (GND)
Otra opcion es ir actualizando la temperatra despues de algun tiempo.
Y la mas radical puede ser cambiar de sensor, ya que al parecer no es un sensor lineal, te recomiendo el lm35 que opera de perfecta forma con una variacion de 10mv por grado celciu y es bastante preciso, claro si no vas a supera la medicion de 100º