É claro para mim que o sensor de temperatura está bem. Veja novamente como a temperatura aumenta suavemente ao longo do tempo (rapidamente a princípio como deveria) até atingir um limite crítico. Esse é um sensor de temperatura em bom estado de funcionamento.
O que acontece depois que a temperatura crítica é alcançada é interessante, mas não tem nada a ver com o sensor de temperatura. Essa é uma reação BIOS codificada a uma situação crítica de temperatura. A BIOS faz o clock da CPU até atingir o máximo possível de resfriamento. Uma vez que a condição crítica é resolvida, o BIOS permite que a CPU faça o backup.
It is not physically possible that the CPU cools down 35 degrees in under a second
Na verdade, é. Flutuações de temperatura massivas, ao longo de períodos de tempo de frações de segundo, são exatamente o que você pode esperar quando você coloca bilhões de transistores em um espaço tão pequeno.
Eu tenho medo de que haja duas explicações prováveis para o seu problema. Qualquer um:
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DragonLord está certo e o resfriamento do seu laptop não consegue lidar com a maior saída térmica de sua nova CPU ou
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Seu laptop não é compatível com a CPU que você instalou. O sistema de resfriamento pode ser capaz de resfriar sua CPU, mas a BIOS não possui um perfil de resfriamento adequado para a CPU.
EDITAR: As atualizações do BIOS podem resolver problemas de resfriamento em laptops. Não seria a primeira vez. Definitivamente vale a pena tentar.