Im Anlagenbau kommen häufig sogenannte Thermoelemente zum Einsatz, die zur exakten Temperaturmessung von festen, flüssigen oder gasförmigen Medien verwendet werden. Dieses spezielle verfahrenstechnische Bauteil soll in diesem Artikel umrissartig beschrieben werden.

Ein Thermoelement besteht im Wesentlichen aus zwei spezifischen metallischen Leiterstoffen, die aus unterschiedlichem Material gefertigt sind und an einem Ende miteinander verbunden sind. Als diesbezügliche Werkstoffe mit einer entsprechend hohen Empfindlichkeit und relativ schnellen Ansprechzeiten für individuelle Messaufgaben werden zum Beispiel die Metalle Nickel (Ni), Chrom (Cr), Eisen (Fe), Kupfer (Cu) oder Platin (Pt) verwendet, wobei ein Leiter der Materialpaarung stets positiv und der andere negativ elektrisch geladen ist.

Physikalische Grundlage für seine Anwendung in der Temperaturmesstechnik ist der thermoelektrische Effekt, der auch als Seebeck-Effekt bezeichnet wird und das Auftreten einer sogenannten Thermospannung infolge eines Temperaturgefälles entlang eines elektrischen Leiters des Thermoelements beinhaltet. Somit resultiert aus dieser Temperaturdifferenz elektrische Energie durch thermische Energie (Wärme), wobei die an den Enden der metallischen Leiter entstehende elektrische Spannung vergleichsweise gering ist und sich im Bereich von einigen 10 µV bis 0,1 V pro einem Grad Celsius Temperaturdifferenz bewegt. Schaltet man mehrere Thermoelemente in Reihe, so bezeichnet man diese Anordnung als Thermokette, wodurch die gelieferte elektrische Spannung entsprechend erhöht und in Form eines elektrischen Generators, einem sogenannten thermoelektrischen Generator, elektrische Energie bereitgestellt werden kann.

Thermoelemente, die äußerst hitzebeständig, extrem biegsam und robust sein sollten, werden in den unterschiedlichsten verfahrenstechnischen Anforderungsgebieten in Messbereichen von etwa -250 °C bis zu mehreren Tausend Grad Celsius und Temperaturdifferenzen von über 1.000 °C eingesetzt und decken somit nahezu die komplette messtechnische Temperaturskala ab. Weitere Anwendungsgebiete neben Kraftwerksanlagen sind zum Beispiel die Luft- und Raumfahrttechnik, die Metallverarbeitung, der industrielle Maschinenbau (zum Beispiel in Öfen und Kesseln), die Automobil-, Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie die Labor- und Prüftechnik. Dort werden aufgrund ihrer mechanischen Unempfindlichkeit, ihrer leichten Handhabung und ihrer Erschütterungsfestigkeit vorwiegend Mantel-Thermoelemente eingesetzt. Ein solcher den Thermosensor umgebender Mantel aus Edelstahl, Teflon, Silikon oder Glasfaser dient so beispielweise dem Schutz vor kontaminierenden, korrosiven und abrasiven Einflüssen aus der Umgebung.