Estás utilizando el amplificador operacional incorrecto y las resistencias incorrectas. De lo contrario, no hay problema.
El LM358 tiene tensiones y corrientes de desplazamiento de entrada significativas. El hecho de que esté utilizando diferentes valores de resistencia para las rutas de inversión y no de inversión significa que las corrientes de compensación entran en juego más de lo que deberían. Peor aún, sus relaciones calculadas cuidadosamente no significan nada ante posibles variaciones de resistencia dentro de los valores de tolerancia.
Ejecutar una simulación con 5 mV en V2 y 10 mV en V1 (y sin un voltaje de modo común significativo, su configuración no tiene sentido), y la variación de los valores de resistencia sobre su tolerancia total da una salida de -54 a -74 mV, con -63.8 mV a valores nominales. Tenga en cuenta que a valores nominales de resistencia y voltaje diferencial cero, las compensaciones "nominales" incorporadas en el modelo 358 dieron una salida de 23 mV. 23 más 64 le da su nominal de 87 mV.
Ah, y lo olvidé, también estás usando un condensador donde no deberías. En CC, el condensador bloquea todo el flujo de corriente a R9, por lo que la entrada es esencialmente flotante. Esta configuración se usa específicamente como un filtro de paso alto, y está diseñada para bloquear cualquier componente de CC de la entrada y se usa normalmente con circuitos de audio. Es totalmente inapropiado para observar las temperaturas.
Cuando no use la tapa, debería obtener algo como el resultado correcto de su segunda etapa. El hecho de que tenga un error de aproximadamente el 50% sugiere que R9 o R8 son completamente el valor incorrecto. Como segunda posibilidad remota, el amplificador operacional puede ser malo.