Transformações cíclicas caracterizam-se por apresentarem estados inicial e final do sistema iguais. O gráfico abaixo mostra um exemplo de uma transformação cíclica sofrida por um gás, representado pelo diagrama de pressão (p) x volume (V). Esse processo é chamado ciclo.

Sendo A o estado inicial do gás, ao sofrer as transformações AB, BC, CD e DA, o gás forma um ciclo completo, retornando ao estado A. A temperatura inicial e final é a mesma, logo, não ocorre variação de energia interna (U).
O trabalho do ciclo será a soma dos trabalhos de cada uma das transformações ocorridas, ou seja:
τciclo = τABCDA = τAB + τBC + τCD + τDA
O mesmo ocorre com a quantidade de calor do ciclo:
Qciclo = QABCDA = QAB + QBC + QCD + QDA
A variação da energia interna do ciclo é igual a zero, ou seja:
ΔUciclo = ΔUABCDA = ΔUAB + ΔUBC + ΔUCD + ΔUDA = 0
De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, o calor de um sistema é igual à soma da energia interna com o trabalho realizado. O mesmo vale para o ciclo completo.
ΔUciclo = Qciclo - τciclo
Como ΔUciclo = 0, Qciclo = τciclo
As transformações cíclicas podem ocorrer tanto no sentido horário quanto no anti-horário. Em ambos os casos, a área interna do gráfico em um diagrama p x V é numericamente igual ao módulo do trabalho realizado pelo gás. No caso do ciclo horário, τciclo > 0 e Qciclo > 0, já no ciclo anti-horário, τciclo < 0 e Qciclo < 0.