следовательно их внутренняя энергия не меняется и в целом за цикл система приходит в то же самое термодинамическое состояние
В корне неверно.
Но это и не важно.
Когда говорят про цикличность, то имеют ввиду только сам двигатель.
Речь про всю систему не идёт. Понятно, горячий резервуар должен терять тепловую энергию, а холодный резервуар должен получать.