چرخه ترمودینامیکی یک فرایند است که در آن انرژی به صورت حرارتی بین سیستم و محیط تبادل می‌شود. این چرخه به منظور تبدیل حرارت به کار مفید یا برعکس به منظور تولید حرارت برای سیستم‌های گرمایی استفاده می‌شود.
در چرخه ترمودینامیکی، سیستم به اولین حالت خود بازمی‌گردد و برای این کار می‌توان از چندین فرایند ترمودینامیکی مانند تغییر حجم، تغییر دما، تغییر فشار و تبدیل حرارتی استفاده کرد. این فرایندها می‌توانند به صورت تکراری و متوالی انجام شوند تا سیستم به حالت اولیه خود بازگردد.
از جمله چرخه‌های ترمودینامیکی معروف می‌توان به چرخه کارنو، چرخه برایی، چرخه برینتون و چرخه رنکین اشاره کرد. این چرخه‌ها براساس اصول ترمودینامیک و قوانین مربوطه طراحی شده‌اند و به منظور بهره‌برداری بهینه از انرژی حرارتی استفاده می‌شوند.
چرخه ترمودینامیکی در بسیاری از صنایع مانند نیروگاه‌ها، کوره‌های صنعتی، سیستم‌های خنک کننده و گرم کننده استفاده می‌شود. این چرخه‌ها در بهبود کارایی سیستم‌های حرارتی و کاهش ضایعات انرژی موثر هستند.
با توجه به اهمیت چرخه ترمودینامیکی در بهره‌برداری از انرژی و حفظ محیط زیست، تحقیقات بسیاری در زمینه بهبود و بهینه‌سازی این چرخه‌ها انجام می‌شود. این تحقیقات ممکن است به وجود تکنولوژی‌های جدیدی که از انرژی حرارتی بهره‌برداری می‌کنند، منجر شود.
