¿Qué sucede cuando cambias el nombre de un .jpg a un archivo .png?

Aunque desde el punto de vista del usuario parecería razonable convertir un formato de imagen al cambiar el nombre de un archivo, nunca he oído hablar de ningún sistema que lo haga. Tal vez en Windows 12 podrían agregar eso: hacer una ventana emergente que diga “¿quieres convertir esta imagen?”.
Simplemente cambiando la extensión no cambiará la estructura del archivo. Puede cambiar la forma en que el sistema operativo lo maneja. En la web o en el correo, cambiaría el encabezado del tipo de contenido, lo que puede cambiar la aplicación que el destinatario elige automáticamente para verlo. Por ejemplo, si cambiaste JPG a WAV, la computadora intentará reproducirlo como un clip de audio.
No, las aplicaciones no reescriben la estructura del archivo sin preguntárselo, eso causaría grandes problemas. Sin embargo, si elige guardar el archivo, es posible que tenga un formato diferente y probablemente le pregunte si está seguro de que desea sobrescribir el original.

* al sistema operativo no le importa cuál es su extensión. Le permitirá cambiarle el nombre a lo que sea. Es la aplicación que puede o no importar.

* para la aplicación, depende de cómo se programó la aplicación; no se puede predecir cómo la programaron. Una buena aplicación mirará el archivo binario para el archivo, determinará el tipo de archivo real (qué era antes de cambiarle el nombre) y lo procesará correctamente o puede mirar la nueva extensión de archivo y estrangular cuando no reconoce el nuevo archivo. Puede probar esto por aplicación.

Nada pasará. No en una computadora con Windows o Mac. El archivo no se convertirá a un formato diferente si cambia la extensión del archivo. Los programas no hacen nada automáticamente. Algunos pueden reportar un error. Algunos podrían no abrirlo correctamente.

No lo hagas, porque es absolutamente inútil. Además, dado que un JPEG ya es un archivo comprimido, cambiarlo a PNG no tiene sentido de todos modos porque no obtendrá nada, excepto un tamaño de archivo más grande.

Si aún desea convertir una imagen de JPEG a PNG, ábrala en un editor de imágenes como Photoshop o GIMP y expórtela en el formato que desee. Si desea convertir un montón de archivos a la vez, y no le importa usar la línea de comando, pruebe ImageMagick, es gratis.