Děj, při kterém počáteční stav soustavy je totožný s konečným stavem, se nazývá kruhový děj. V pracovním diagramu je kruhový děj znázorněn křivkou (viz obrázek). Obsah plochy uzavřené křivkou znázorňuje celkovou práci vykonanou pracovní látkou během jednoho kruhového děje. Tento kruhový děj (cyklus) se může mnohokrát opakovat, takže tepelný stroj uskutečňující kruhový děj může trvale vykonávat práci.
(1824) Carnotův cyklus - každý kruhový děj lze nahradit Carnotovým cyklem.
ΔU=W Vnitřní energie je konečná → nemožnost neustále konat práci na úkor vnitřní energie.
Všechna dodaná energie by se převedla na práci. viz Carnotův cyklus (vždy se musí odebrat teplo) účinnost Carnotova cyklu je vyjádřena Druhou větou termodynamickou
Konečným počtem chladících cyklů nelze dosáhnout absolutní nuly.